一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法技术

本发明专利技术公开一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法，利用一阶算法定位NGSO卫星覆盖区中对GSO系统产生最强下行干扰区域，首先初始化相关参数，计算初始俯仰角及初始方位角所对应的地球表面位置，观测到的GSO卫星和NGSO卫星之间的夹角的余弦值，并计算余弦值对于NGSO卫星的俯仰角和方位角的梯度，根据卫星覆盖区域边界的特征选择一阶算法更新NGSO卫星的俯仰角和方位角；最后采用得到最大干扰角的余弦值，并计算得到最大余弦值对应的NGSO卫星俯仰角和参考角，以确定NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域。

【技术实现步骤摘要】
一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法
本专利技术涉及航空航天
，特别涉及一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法。
技术介绍
随着低轨卫星系统的发展，频率资源和轨道资源日益拥挤。尤其是GSO静止轨道卫星系统和NGSO非静止轨道卫星系统之间存在的频率共用的情况。为了NGSO卫星对GSO卫星不产生不可接受的干扰，ITU无线电条款22中对GSO系统卫星和NGSO卫星系统共用频段设置相关的EPFD限值：其中，Na为NGSO系统的发射站的个数，Pi为NGSO系统中第i个发射站的输入天线的功率，Gt(θi)为第i个NGSO系统发射天线离轴角为θi的增益，di为NGSO系统的发射站到GSO系统的接收站之间的距离，为第i个GSO系统接收天线离轴角为的增益，以及Gr,max为GSO系统接受站的最大增益。为了规避对GSO系统的干扰，对于旁瓣能够快速衰减的NGSO卫星，应充分考虑其覆盖区域中的EPFD值大小，并保证覆盖区域内的EPFD不超过相关EPFD门限值。要确定NGSO卫星对GSO系统的干扰的上界，可以通过确定其干扰上界的方法来简化问题分析。首先确定NGSO卫星覆盖区域内的EPFD上界，对GSO系统干扰最强的区域一般是GSO卫星、NGSO卫星和GSO卫星系统地面站共线的区域。但是对于旁瓣快速衰减的卫星天线，最强下行EPFD的区域出现在卫星波束的覆盖区内。目前在分析NGSO卫星和GSO卫星共存场景，考虑比较多的是地面站、GSO卫星和NGSO卫星的共线的场景，但是并没有定位卫星覆盖区中干扰较强的区域，也就是卫星覆盖区域中地面站干扰角最小的场景研究。
技术实现思路
针对现有技术中的部分或全部问题，本专利技术提供一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法，以确定NGSO卫星覆盖区内下行EPFD上界，所述定位方法包括：确定NGSO卫星的纬度和轨道高度，以及与受影响的GSO系统空间站之间的相对经度差；为干扰场景建立相应的坐标系，同时在卫星覆盖区域随机选取一个点所对应的NGSO卫星俯仰角和方位角作为初始俯仰角及初始方位角；求解从NGSO卫星初始俯仰角和初始方位角所对应的地球表面位置观测到的GSO卫星和NGSO卫星之间的夹角，即干扰角的余弦值；求解所述余弦值对于NGSO卫星的俯仰角和方位角的梯度，并根据卫星覆盖区域边界的特征选择一阶算法更新NGSO卫星的俯仰角和方位角；以及重复上面步骤，最大化干扰角的余弦值，直到算法达到收敛，此时的NGSO卫星俯仰角和方位角所对应地球表面观测到的干扰角最小。本专利技术提供的一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法，利用梯度下降算法定位NGSO卫星覆盖区中对GSO系统产生最强下行干扰区域，能够快速地收敛于最强干扰区域所对应的NGSO卫星的俯仰角和方位角，快速定位卫星覆盖区中GSO系统地面站最小干扰角所对应的位置，从而确定NGSO卫星覆盖区内下行EPFD上界，从而为NGSO系统规避对GSO系统的干扰策略提供一定的参考。附图说明为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出NGSO卫星和GSO卫星系统频谱共存场景示意图；图2示出本专利技术一个实施例的一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法的流程示意图；图3示出本专利技术一个实施例的一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法中干扰角的求解过程示意图；图4a示出NGSO纬度0°且经度差0°时，NGSO卫星覆盖区干扰角的分布示意图；图4b示出NGSO纬度0°且经度差0°时，采用本专利技术一个实施例的一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法计算得到的最小干扰角的收敛图；图5a示出NGSO纬度10°且经度差10°时，NGSO卫星覆盖区干扰角的分布示意图；图5b示出NGSO纬度10°且经度差10°时，采用本专利技术一个实施例的一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法计算得到的最小干扰角的收敛图；图6a示出NGSO纬度20°且经度差10°时，NGSO卫星覆盖区干扰角的分布示意图；以及图6b示出NGSO纬度20°且经度差10°时，采用本专利技术一个实施例的一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法计算得到的最小干扰角的收敛图。具体实施方式以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本专利技术的专利技术点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。需要说明的是，本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本专利技术的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。根据EFPD的表达式可以看出，NGSO卫星下行EPFD的取值由NGSO卫星和GSO卫星系统地面之间距离、对应NGSO卫星离轴角θi和GSO地面站离轴角确定。考虑单颗NGSO卫星下行干扰时，GSO卫星系统地面站收到来自一颗NGSO卫星对其产生的干扰信号(Na＝1)，此时，由于NGSO卫星和GSO卫星系统的地面站随着离轴角的衰减是非常迅速的，因此，下行EPFD最大的区域往往是出现在θi＝0和的区域附近。NGSO卫星和GSO卫星系统频谱共存场景如图1所示，图中地球上半部分为北半球，正东方向为点H到点G的方向，图中各点定义如下：L为NGSO卫星，G和H点是GSO卫星轨道上的点，其中，H为GSO卫星的位置，并与L点经度相同，G点和H点之间的相对经度差为δ。位于地球表面弧线上的点代表卫星覆盖区域内的卫星俯仰角为α所对应的地球表面上的点，C点所对应的卫星方位角为θ，且其对应的干扰角为β。由于GSO卫星系统地面站的天线是指向GSO卫星，此时干扰角β为位于C点的GSO卫星系统地面站的干扰角。NGSO卫星覆盖区域内的EIRP相差不超过3dB,此时GSO卫星系统地面站的离轴角对下行EPFD影响较大，在卫星覆盖区域中，出现下行EPFD最大区域往往位于GSO地面站离轴角最小的地方。而卫星覆盖区域中干扰最强的地方可以近似为卫星覆盖区域中干扰角最小地方。为了定位该区域，本专利技术提供一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法，所述定位方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法，其特征在于，包括：/n确定NGSO卫星的纬度和轨道高度，以及与受影响的GSO系统空间站之间的相对经度差，并为干扰场景建立坐标系，同时在卫星覆盖区域随机选取一个点的NGSO卫星俯仰角和方位角作为初始俯仰角及初始方位角；/n根据所述初始俯仰角及初始方位角所对应的地球表面位置，计算观测到的GSO卫星和NGSO卫星之间的夹角的余弦值；/n计算所述余弦值对于NGSO卫星的俯仰角和方位角的梯度，并根据卫星覆盖区域边界的特征选择一阶算法更新NGSO卫星的俯仰角和方位角；以及/n采用所述一阶算法最大化干扰角的余弦值，直到算法达到收敛，并计算得到最大余弦值对应的NGSO卫星俯仰角和参考角。/n

【技术特征摘要】
1.一种NGSO卫星覆盖区最小干扰角区域的定位方法，其特征在于，包括：
确定NGSO卫星的纬度和轨道高度，以及与受影响的GSO系统空间站之间的相对经度差，并为干扰场景建立坐标系，同时在卫星覆盖区域随机选取一个点的NGSO卫星俯仰角和方位角作为初始俯仰角及初始方位角；
根据所述初始俯仰角及初始方位角所对应的地球表面位置，计算观测到的GSO卫星和NGSO卫星之间的夹角的余弦值；
计算所述余弦值对于NGSO卫星的俯仰角和方位角的梯度，并根据卫星覆盖区域边界的特征选择一阶算法更新NGSO卫星的俯仰角和方位角；以及
采用所述一阶算法最大化干扰角的余弦值，直到算法达到收敛，并计算得到最大余弦值对应的NGSO卫星俯仰角和参考角。


2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述坐标系包括地心坐标系及NGSO卫星坐标系。


3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述地心坐标系的原点为地心，x轴为垂直赤道面过地心的直线，其正方向为NGSO卫星的升轨方向；y轴为OG方向，其正方向为由O点指向G点；以及z轴根据右手坐标系法则做出，其中O点为地心，G点为GSO卫星轨道上的点，与NGSO卫星的经度相同。


4.如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述NGSO卫星坐标系的原点为NGSO卫星，x轴沿着NGSO卫星和地心连线的方向指向地心；z轴的方向和地心坐标系的z轴相同；以及y轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹诚，李国通，尚琳，姜兴龙，姜泉江，夏师懿，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31