[发明专利]一种低轨通信卫星设计方法、装置、存储介质和设备

说明书

本方案公开了一种低轨通信卫星波位设计方法、装置、存储介质和设备，其中，该方法的步骤包括：构建蜂窝交替型波位；确定交替型波位中波束的数量和排数，以及每个波束在参考坐标系下的坐标及其对应的方位角和俯仰角。本方案通过构建蜂窝交叠波位编排样式，在满足100％覆盖率的条件下，与传统的交叠波位编排样式相比降低了重叠率，从而实现对低轨通信卫星相控阵天线的波束数量优化。

技术领域

本方案涉及卫星通信技术领域。更具体地，涉及一种低轨(LEO，Low Earth Orbit，低地球轨道)通信卫星波位(波束位置)的设计方法，通过采用点波束实现对地面大范围通信覆盖的低轨通信卫星系统。

背景技术

卫星通信系统按照轨道高度来分，可以分为GSO(Geostationary-SatelliteOrbit，对地静止卫星轨道)卫星通信系统和和低轨通信卫星系统。GSO通信卫星系统在国内外已经具备较强的技术积累并长期提供市场服务。但是，GSO通信卫星系统也有明显缺点，特别是远距离带来的时延问题，越来越不能满足通信业务对实时性越来越高的要求。相对于GSO通信卫星系统，低轨通信卫星系统的主要优势是信号时延小，其由多颗卫星组成的星座系统能够实现全球覆盖、频率资源利用率高等特点。

随着卫星天线技术的发展，星载相控阵天线配合点波束精确指向的工作模式已经开始应用到卫星通信领域，并逐步取代传统的宽波束天线大范围扫描的工作模式，其具有波束按需覆盖、投射能量大、载荷资源消耗小等优点。该工作模式随之带来的是点波束波位设计问题，即如何设计合适的点波束位置，以使得多个点波束对地面实现的覆盖效果等同或优于单个宽波束天线对地覆盖的效果。

发明内容

本方案目的在于提供一种低轨(LEO，Low Earth Orbit，低地球轨道)通信卫星波位(波束位置)的设计方法和低轨通信卫星系统，通过采用点波束实现对地面大范围通信覆盖。

为达到上述目的，本方案如下：

第一方面，本方案提供一种低轨通信卫星波位设计方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

构建蜂窝交替型波位；

确定交替型波位中波束的数量和排数，以及每个波束在参考坐标系下的坐标及其对应的方位角和俯仰角。

在一种优选地实施例中，基于由三个点波束组成的等边交替波束构建蜂窝交替型波位。

在一种优选地实施例中，计算在中心排位于中心波束右侧的点波束数量m₀，

其中，floor()为向下取整函数，判断若成立，则令m₀＝m₀+1。

在一种优选地实施例中，计算正排波束最大排数n_max，

判断(1.5n_max+1)·r＜R，若成立，则令n_max＝n_max+1。

在一种优选地实施例中，确定正n排波束从X轴至宽波束边缘的距离该排波束在Y轴正方向点波束的最大数量m_n，

对于正奇数排，判断若成立，则令m_n＝m_n+1；

对于正偶数排，判断若成立，则令m_n＝m_n+1。

在一种优选地实施例中，利用对称性，计算每个点波束圆心的位置(x,y)，并根据如下方法计算每个点波束圆心在参考坐标系下的方位角和俯仰角；

计算每个圆心位置在参考坐标系下的单位矢量，