一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法及装置。该方法包括获取与卫星通信业务类型对应的中继卫星坐标数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据；根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真。根据本申请的技术方案，可以通过获取照射跟踪波束的波束范围，和全景波束的照射角度并结合实时仿真计算的偏离角度，从而实现照射波束实时切换，动态照射跟踪特定低轨卫星。轨卫星。轨卫星。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法及装置


[0001]本申请涉及卫星通信网络仿真领域，尤其涉及一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法及装置。

技术介绍

[0002]真实的卫星通信中继网络业务传输复杂类型较多，工作用户数量与种类多样化，为了实现业务传输过程中的接收用户的选定，对卫星通信网络中的低轨卫星的实时密切跟踪变得尤为重要。
[0003]如图1所示，在现有技术中，在中继卫星通信网络仿真场景下，低轨卫星收到网络仿真设备发送的请求业务数据通过中继卫星、地面站、运控中心节点将请求业务数据转发至用户中心节点；用户中心收到请求业务数据后将照射波束资源请求信息和业务数据发送给运控中心节点；运控中心通过测控站向中继卫星发送波束跟踪控制信息；中继卫星跟踪特定低轨卫星，显示波束覆盖；运控中心向低轨卫星发送业务数据；低轨卫星向用户中心节点发送连续业务数据，用户中心收到连续业务数据后向低轨卫星发送连续业务数据，在整个业务数据传输过程中波束从照射开始到数据传输结束一直跟踪覆盖特定波束。从该流程中可以看出，在仿真过程中，首先搭建中继卫星网络，该通信网络包含中继卫星、低轨卫星和特定低轨卫星、地面站、测控站运控中心和用户中心通信节点，场景仿真运行时低轨卫星和特定低轨卫星收到插值处理后的轨迹数据实时运行，节点之间通过传递请求业务数据和连续业务数据进行通信交互，中继卫星收到波束跟踪控制信息后对特定低轨卫星进行波束实时跟踪照射。
[0004]已经有一些成熟的软件可以生成太阳同步轨道卫星数据，例如卫星工具箱（Satellite Tool Kit）软件，可以根据仿真卫星的高度信息模拟生成绕地球一周的太阳同步轨迹数据。半实物通信仿真软件（VR
‑
Net）可以搭建包含通信网络、传输业务和波束照射信息的多用户工作模式的中继卫星网络系统，基于C++/QT、OSG/OSGEarth、等开发语言和开发工具，搭建中继卫星通信网络场景仿真演示平台，能够实现二维场景与三维场景同时展示仿真场景演示效果。
[0005]中国专利文献《基于波束倾斜补偿与圆锥扫描融合的深空目标高精度跟踪方法》（CN110233352A）公开了一种技术方案，其通过在控制回路增添一套控制算法以及X/Ka频段和方向图峰值误差算法，解决因天线抖动无法实现Ka频段自动校相进而不能采用单脉冲自跟踪问题。中国专利文献《卫星高精度跟踪指向控制地面仿真系统及方法》（CN114153221A）提供了一种技术方案，基于目标卫星相对跟踪卫星的运动轨迹，在特定的呈像单元上以光学特性呈现目标卫星相对跟踪卫星。但现有技术中，还没有提供基于太阳同步轨道卫星数据和中继卫星通信网络场景仿真演示平台进行波束动态跟踪仿真的技术方案。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请提出了一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法及装置，以
实现波束动态跟踪仿真。
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法，该方法包括：获取与卫星通信业务类型对应的中继卫星坐标数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据；根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真。
[0008]优选地，中继卫星数据包括中继卫星坐标，低轨卫星太阳同步轨道坐标数据包括低轨卫星初始轨迹坐标、仿真过程差分取值轨迹坐标以及业务传输完成轨迹坐标。
[0009]优选地，根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真包括：确定中继卫星坐标和低轨卫星初始轨迹坐标确定中继卫星和低轨卫星之间距离；根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围；根据照射波束的照射范围、全景波束所在直径的照射波束数量和全景波束的照射角确定全景波束；根据仿真过程差分取值轨迹坐标和中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，业务传输完成轨迹坐标和中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，仿真过程差分取值轨迹坐标与全景波束中其他圆锥波束的中轴线的夹角，以及业务传输完成轨迹坐标与全景波束中其他圆锥波束的中轴线的夹角，实时跟踪低轨卫星。
[0010]优选地，根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围包括：根据获得照射波束的照射范围，其中为中继卫星坐标对应的世界坐标，为低轨卫星的初始轨迹坐标对应的世界坐标，为中继卫星与低轨卫星之间连线与圆锥波束母线的夹角，为照射波束的底面半径。
[0011]优选地，根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围还包括：根据 获得照射波束的母线长度，为低轨卫星的仿真过程差分取值轨迹坐标对应的世界坐标，为全景波束的照射角度，为全景波束的所在直径的照射波束的数量。
[0012]优选地，该方法还包括：确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星之间的距离以及和仿真过程差分取值轨迹坐标与低轨卫星初始坐标之间的距离；根据仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星之间的距离和仿真过程差分取值轨
迹坐标与低轨卫星初始坐标之间的距离确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星和低轨卫星的初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角。
[0013]优选地，根据仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星之间的距离和仿真过程差分取值轨迹坐标与低轨卫星初始坐标之间的距离确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星和低轨卫星的初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角包括：根据确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星和低轨卫星的初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，其中为中继卫星坐标对应的世界坐标，为低轨卫星的初始轨迹坐标对应的世界坐标，为仿真过程差分取值轨迹坐标对应的世界坐标，为偏离夹角。
[0014]优选地，根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真还包括：根据与和的大小关系实时切换低轨卫星的照射波束，以实现对低轨卫星的实时跟踪照射。
[0015]本申请提供了一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真装置，该装置包括：获取模块，用于获取与卫星通信业务类型对应的中继卫星坐标数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据；仿真模块，用于根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真。
[0016]优选地，中继卫星数据包括中继卫星坐标，低轨卫星太阳同步轨道坐标数据包括低轨卫星初始轨迹坐标、仿真过程差分取值轨迹坐标以及业务传输完成轨迹坐标。
[0017]优选地，仿真模块还用于确定中继卫星坐标和低轨卫星初始轨迹坐标确定中继卫星和低轨卫星之间距离；根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围；根据照射波束的照射范围、全景波束所在直径的照射波束数量和全景波束的照射角确定全景波束；根据仿真过程差分取值轨迹坐标和中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，业务传输完成轨迹坐标和中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，仿真过程差分取值轨迹坐标与全景波束中其他圆锥波束的中轴线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星通信网络中波束动态跟踪仿真方法，其特征在于，该方法包括：获取与卫星通信业务类型对应的中继卫星坐标数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据；根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 中继卫星数据包括中继卫星坐标，低轨卫星太阳同步轨道坐标数据包括低轨卫星初始轨迹坐标、仿真过程差分取值轨迹坐标以及业务传输完成轨迹坐标。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据中继卫星数据以及低轨卫星太阳同步轨道坐标数据进行波束动态跟踪仿真包括：确定中继卫星坐标和低轨卫星初始轨迹坐标确定中继卫星和低轨卫星之间距离；根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围；根据照射波束的照射范围、全景波束所在直径的照射波束数量和全景波束的照射角确定全景波束；根据仿真过程差分取值轨迹坐标和中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，业务传输完成轨迹坐标和中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，仿真过程差分取值轨迹坐标与全景波束中其他圆锥波束的中轴线的夹角，以及业务传输完成轨迹坐标与全景波束中其他圆锥波束的中轴线的夹角，实时跟踪低轨卫星。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围包括：根据获得照射波束的照射范围，其中为中继卫星坐标对应的世界坐标，为低轨卫星的初始轨迹坐标对应的世界坐标，为中继卫星与低轨卫星之间连线与圆锥波束母线的夹角，为照射波束的底面半径。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据中继卫星坐标与低轨卫星初始轨迹坐标之间连线与圆锥波束母线的夹角确定波束的照射范围还包括：根据 获得照射波束的母线长度，为低轨卫星的仿真过程差分取值轨迹坐标对应的世界坐标，为全景波束的照射角度，为全景波束的所在直径的照射波束的数量。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星之间的距离以及和仿真过程差分取值轨迹坐标与低轨卫星初始坐标之间的距离；根据仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星之间的距离和仿真过程差分取值轨迹坐标与低轨卫星初始坐标之间的距离确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星和低轨卫星的初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星之间的距离和仿真过程差分取值轨迹坐标与低轨卫星初始坐标之间的距离确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星和低轨卫星的初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角包括：根据确定仿真过程差分取值轨迹坐标与中继卫星和低轨卫星的初始轨迹坐标之间连线的偏离夹角，其中为中继卫星坐标对应的世界坐标，为低轨卫星的初始轨迹坐标对应的世界坐标，为仿真过程差分取值轨迹坐标对应的世界坐标，为偏离夹角。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：成志铎，张金文，罗晔，李少平，
申请(专利权)人：北京未尔锐创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：