一种以卫星为中心的波位划分方法技术

本发明专利技术实施例公开一种以卫星为中心的波位划分方法，包括：以卫星为中心，卫星发射前将卫星业务波束覆盖角度划分为多个波位；对所有波位进行编号，根据每个波位与卫星的固定指向关系计算每个波位对应的二进制波控码；将波位号和对应的二进制波控码存储在波控模块中，即波控模块中内置波位列表；卫星通过发送波位号控制相控阵的波束指向地面用户。该方法大幅度降低波位编号数量，降低卫星存储及计算资源的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种以卫星为中心的波位划分方法
本专利技术涉及卫星通信相控阵
更具体地，涉及一种以卫星为中心的波位划分方法、存储介质和计算机设备。
技术介绍
为实现全球通信，自1990年开始，相继有多个低轨卫星通信系统提出、建设并投入运营。在低轨卫星通信系统中，相控阵天线由于具有波束指向灵活、快速调转等特点而在低轨通信卫星中被广泛应用。传统卫星通信通常选择以地球为中心的波位划分方法。此方法以地球为基准将地球球面划分为许多个服务区，每个服务区对应一个波位，波位与地球固连在一起。当服务区需要卫星提供通信服务时，卫星相控阵天线通过不断调整波束指向实现凝视覆盖该服务区，直到该服务区不再需要服务为止。当一个波束需要同时服务多个服务区时，卫星可以跳波束的形式分时凝视覆盖多个服务区。当卫星与地面被服务区域目标相对位置关系发生变化时(相控阵波束指向发生变化)，波控模块就需要重新计算一次移相码并控制相控阵移相器改变相控阵的波束指向。地球同步轨道通信卫星由于卫星与地面目标相对位置关系较为固定，因此每颗地球同步轨道通信卫星的服务区也较为固定，且波束指向变化频次较低，通常采用以地球为中心的波位划分方法。而低轨通信卫星与地面固定目标相对位置关系时刻发生变化，每颗低轨通信卫星都要服务地球表面所有的服务区。以低轨通信卫星每个点波束波束角2.3°为例，相控阵最小波位间隔为0.023°，此时波束可以连续覆盖服务区的波束角大小为2.277°，对应服务区直径为20.17km，服务区面积为319.6km2，如图1所示。地球上陆地和海洋总面积约5.1亿平方千米，其中海洋面积约3.61亿平方千米，陆地面积约1.49亿平方千米，假设低轨通信系统将为陆地50％的区域提供服务，则服务区面积约为0.745亿平方千米，则服务区个数大约为23.3万，至少需要18位二进制数字表示，每颗卫星均需要存储所有的服务区(23.3万个)的数据，卫星存储资源需求较大。通信卫星通常还需要叠加毫秒级跳波束的通信应用需求，因此波控模块计算频次也会大大增加，计算资源需求较大，同样以低轨通信卫星每个点波束波束角2.3°为例，为保证卫星业务波束持续提供对地面固定服务区的凝视跳波束服务，卫星需每28ms计算一次相控阵波束指向的方位角和俯仰角及对应的二进制波控码，每1ms发送一次二进制波控码。因此上述技术存在通信卫星波束角小、服务区域大、传统基于地球编排波位的方法数量过多的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种以卫星为中心的波位划分方法，包括：以卫星为中心，卫星发射前将卫星业务波束覆盖角度划分为多个波位；对所有波位进行编号，根据每个波位与卫星的固定指向关系计算每个波位对应的二进制波控码；将波位号和对应的二进制波控码存储在波控模块中，即波控模块中内置波位列表；卫星通过发送波位号控制相控阵的波束指向地面用户。在一个具体实施例中，当一个波束需要同时服务多个不同位置的用户时，卫星以跳波束的形式分时指向不同的波位号服务多个不同位置的用户。在一个具体实施例中，调整相控阵波束指向时，卫星读取波位号获得对应的二进制波控码，通过所述波控模块和TR组件的通讯传输线将波控码中的移相码传输给整个阵面TR中的各个移相器，实现移相器的相位预置，从而实现阵面等相位面的偏转，即实现波束在目标方向的指向。本专利技术的第二个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一个实施例所述的方法。本专利技术的第三个实施例提供一种计算设备，包括处理器，所述处理器执行程序时实现如第一个实施例所述的方法。本专利技术的有益效果如下：本专利技术实施例的一种以卫星为基准的波位划分方法，可以大幅度降低波位编号数量，降低卫星存储及计算资源的消耗。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出地球球面服务区大小示意图。图2示出根据本专利技术一个实施例的一种以卫星为中心的波位划分方法步骤流程图。图3示出根据本专利技术一个实施例的一种以卫星为中心的波位划分示意图。图4示出本专利技术的一个实施例的以卫星为中心业务波束服务区划分示意图。图5示出本专利技术的一个实施例的计算机设备的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图2所示，一种以卫星为中心的波位划分方法，包括：S1、以卫星为中心，卫星发射前将卫星业务波束覆盖角度划分为多个波位；波位与卫星固连在一起，每个波位覆盖的地面服务区随卫星的移动而移动，而不再是地球上固定的服务区。S2、对所有波位进行编号，根据每个波位与卫星的固定指向关系计算每个波位对应的二进制波控码；S3、将波位号和对应的二进制波控码存储在波控模块中，即波控模块中内置波位列表；S4、卫星通过发送波位号控制相控阵的波束指向地面用户。调整相控阵波束指向时，卫星读取波位号获得对应的二进制波控码，通过所述波控模块和TR组件的通讯传输线将波控码中的移相码传输给整个阵面TR中的各个移相器，实现移相器的相位预置，从而实现阵面等相位面的偏转，即实现波束在目标方向的指向。当一个波束需要同时服务多个不同位置的用户时，卫星以跳波束的形式分时指向不同的波位号服务多个不同位置的用户。一个示例中，轨道高度为508km，轨道倾角55°，卫星用户侧波束覆盖范围东西宽度±30°、南北宽度±36.5°，单个点波束宽度±1.15°(波束角2.3°)，则覆盖区满覆盖共需要1247个波位，得到波位划分示意图如图3所示，卫星覆盖区及其波位随着卫星移动而移动。由于每颗卫星的服务区为固定的1247个波位，根据每个波位与卫星的固定指向关系提前计算1247个波位对应的二进制波控码，存储在波控模块中(含1247个波位号和对应的二进制波控码)，调整相控阵波束指向时，卫星通过读取波位号获得对应的二进制波控码，通过波控和TR组件的通讯传输线将波控码中的移相码传输给整个阵面TR中的各个移相器，实现移相器的相位预置，从而实现阵面等相位面的偏转，即实现波束在目标方向的指向。以目前最小业务波束角2.3°(星下点情况)，波束交叠区0.3°计算，暂时考虑两波束交叠中心为小服务区的分界线，则以卫星为中心的波位划分方法对应服务区直径不小于2°，对应服务区直径不小于17.72km(已考虑服务区互相搭接不遗漏)，波位调整一次的时间为1.445s～2.89s(六边型直径20.38km)，如图4所示。分别对两种划分方式的需要的卫星资源进行对比分析，对比情况如表1所示。表1两种波位划分方法资源需求对比分析在通信卫星波束角小、服务区域大情况下，以卫星为中心的波位划分方法在资源消耗上较为占优，以地球为中心划分波位由于只有一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以卫星为中心的波位划分方法，其特征在于，包括：/n以卫星为中心，将卫星业务波束覆盖角度划分为多个波位；/n对所有波位进行编号，根据每个波位与卫星的固定指向关系计算每个波位对应的二进制波控码；/n将波位号和对应的二进制波控码存储在波控模块中，即波控模块中内置波位列表；/n卫星通过发送波位号控制相控阵的波束指向地面用户。/n

【技术特征摘要】
1.一种以卫星为中心的波位划分方法，其特征在于，包括：
以卫星为中心，将卫星业务波束覆盖角度划分为多个波位；
对所有波位进行编号，根据每个波位与卫星的固定指向关系计算每个波位对应的二进制波控码；
将波位号和对应的二进制波控码存储在波控模块中，即波控模块中内置波位列表；
卫星通过发送波位号控制相控阵的波束指向地面用户。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当一个波束需要同时服务多个不同位置的用户时，卫星以跳波束的形式分时指向不同的波位号服务多个不同位置的用户。


3...

【专利技术属性】
技术研发人员：高铭阳，饶建兵，夏雨轩，贺泉，高利春，周洪刚，
申请(专利权)人：航天科工空间工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42