[发明专利]一种基于星历信息的低轨卫星星座系统小区切换方法及装置

权利要求书

1.一种基于星历信息的低轨卫星星座系统小区切换方法，其特征在于步骤如下：

(1)移动终端接收当前时刻t的当前服务小区的信号，判断接收的当前服务小区的信号强度是否小于任意一个相邻服务小区的信号强度测量阈值P_thresh1，若是则继续执行步骤(2)；否则，当前服务小区不需要切换；

(2)移动终端接收时刻t的广播星历信息，根据时刻t的广播星历信息中时刻t的服务卫星位置，确定时刻t的星下点位置，根据时刻t的星下点位置，计算移动终端到服务卫星星下点距离d_TH(t)；

终端-星下点距离的计算公式为：

其中，(u_j,u_w)表示移动终端当前的位置，(s_j,s_w)代表星下点当前的位置，R_E代表地球半径；

星下半张角计算公式为：

其中，d_TH(t)代表t时刻的终端-星下点距离，R_E代表地球半径，h代表轨道高度；

运动方向偏角计算公式为：

其中，R_E代表地球半径，参量d_TQ(t)计算公式为

参量d_HQ(t)计算公式为：

(3)移动终端根据移动终端到服务卫星星下点距离d_TH(t)，计算服务卫星的星下半张角及运动方向偏角μ(t)，并根据服务卫星的星下半张角及运动方向偏角μ(t)，计算理想接收信号功率s_ideal(t)；判断s_ideal(t)是否小于等于设置的理想通信门限值，若是，则继续执行步骤(4)，否则，时刻t增加间隔Δt后的值赋给t，替换步骤(2)中的t并返回步骤(2)；

理想接收信号功率的计算公式为：

s_ideal(t)＝10logδ²-L_r(t)

其中，δ代表t时刻的信号场值，计算公式为：

δ＝H(u,v)

其中，δ＝H(u,v)代表与移动终端对应的星上天线的UV坐标系坐标-场值映射关系；L_r(t)为信号相对路损，计算公式为：

其中，R_E代表地球半径，h代表轨道高度，代表t时刻的星下半张角；

(4)移动终端根据时刻t的卫星位置，计算该移动终端的覆盖卫星集内所有波束的临界功率，将临界功率与步骤(3)理想接收信号功率s_ideal(t)比较，若大于等于，则将该临界功率对应的波束放到移动终端的邻区列表中，否则，舍弃该临界功率对应的波束；

(5)移动终端同时对当前服务小区的信号与邻区列表内波束的信号强度进行测量，判断当前服务小区接收信号强度是否小于设置的切换触发阈值P_thresh2，若小于，则继续执行步骤(6)，否则，当前服务小区不需要切换；

(6)逐个计算邻区列表内的各波束对应的移动终端的波束可视时间；

(7)移动终端筛除邻区列表中小于设定的波束可视时间阈值t_thresh的可视时间对应的波束，若筛除后的邻区列表为空，则将设定的波束可视时间阈值t_thresh的大小减半，重新对原邻区列表进行筛除，直到邻区列表不为空；

(8)计算筛除后的邻区列表中所有波束的波束切换权值，选择邻区列表中具有最大波束切换权值的波束作为目标波束，将当前波束切换至目标波束。

2.根据权利要求1所述的一种基于星历信息的低轨卫星星座系统小区切换方法，其特征在于，服务小区的接收信号强度P_meas(t)的计算公式为：

其中，N是采样窗口的长度，Δt是测量的间隔，α_n是不同采样时刻接收功率的权值，P(t-nΔt)代表t-nΔt时刻的实际接收功率。