[发明专利]一种低轨通信卫星星座与信关站连通规划方法

说明书

本发明公开一种低轨通信卫星星座与信关站连通规划方法。根据信关站的最小通信仰角获得了卫星‑地心‑信关站的最小通信张角余弦；然后计算所有卫星与所有信关站的可连通时间，以及可连通时间内信关站天线方向以及卫星馈线链路天线方向信息；根据可连通时间，建立了考虑最小通信时间的多信关站与卫星星座的连通序列。解决了低轨通信卫星星座与信关站连通中的快速、频繁切换规划问题。

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种低轨通信卫星星座与信关站连通规划方法。

背景技术

随着通信技术和智能移动终端的逐渐成熟，以多媒体通信为代表的网络新技术和新业务的出现及爆炸式增长，对互联网接入能力提出了更高的要求，宽带互联网已成为人类文明进步和社会发展的最有力平台。在此背景下，中国有必要建设天基宽带互联网，与地面宽带网络、第5代移动通信(5G)系统等互联融合，从而形成空天地一体化信息网络，进一步满足用户对全球无缝覆盖的宽带服务和移动保障的相关需求(梁宗闯,陶滢,高梓贺.天基宽带互联网发展现状与展望[J].中兴通讯技术,2016,22(4):14-18.)。

低轨宽带通信卫星具有通信延时低和发射入轨成本低等方面的优势。新兴互联网企业如03b公司、OneWeb公司以及SpaceX公司，以高技术、小型化为依托的上百颗低轨星座理念引领国际宽带卫星产业的蓬勃发展，使提供低成本、全覆盖的宽带卫星服务成为可能。

低轨卫星相对于地面快速运动，所以卫星必须频繁切换信关站才能长期对地面提供通信服务。O3b网络系统的星座由12颗轨道高度为8062km的卫星构成，覆盖范围在南北纬40°之间的区域，已经于2014年开始提供商业服务，得到了市场的认可，证明了卫星互联网星座的发展前景。低轨宽带通信卫星具有通信延时低和发射入轨成本低的优势。新兴互联网企业如03b公司、OneWeb公司以及、SpaceX公司，以高技术、小型化为依托的上百颗低轨星座理念引领国际宽带卫星产业的蓬勃发展，为提供低成本、无覆盖的宽带卫星服务成为可能。(刘悦,廖春发.国外新兴卫星互联网星座的发展[J].科技导报,2016,34(7):139-148.)。但是，其信关站与卫星星座的连通规划方法并没有公布。

当前我国也开展了低轨通信卫星星座的相关论证研究，以信关站与卫星星座连通规划为起点，逐步建立低轨卫星星座的运控策略，是一个合适的选择。低轨卫星通信系统通常由空间段、地面段和用户段组成，空间段包括低轨通信卫星星座；地面段包括综合运控中心、信关站、测控站；用户段包括多种类型的用户站。普通智能手机或互联网终端与用户站相连，用户站利用过顶的卫星与某个信关站进行数据交换；信关站总数较少，通过光纤网实现组网协调工作，并与互联网互联，从而实现智能手机与宽带互联网的数据交换。设计合理的信关站与卫星星座连通规划策略，可以保证卫星与信关站的通信顺畅，为卫星对地面提供高质量、低时延的通信服务打下基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低轨通信卫星星座与信关站的连通规划方法，以解决现有技术中卫星与信关站的通信质量差、延时高等问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种低轨通信卫星星座与信关站连通规划方法，所述方法步骤包括：

S1、根据卫星相对于信关站的最小通信仰角，计算卫星-地心-信关站的最小通信张角的余弦；

S2、计算所有信关站在WGS84坐标系的位置；

S3、通过轨道预报获得一个规划周期内所有卫星在WGS84坐标系中的位置；

S4、根据S2-S3计算所有卫星相对于信关站的地心张角余弦，并分别与S1中的所述最小通信张角的余弦比较，获得卫星与信关站的可连通时间；

S5、根据S4得到的可连通时间，分别计算卫星馈线链路天线的方向信息和信关站天线的方向信息；