[发明专利]一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法

权利要求书

1.一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其特征在于包括以下步骤：

1)确定回归周期和轨道半长轴，以及轨道的倾角、轨道的偏心率和近地点幅角；

2)根据多重覆盖需求和任务成本，确定卫星个数及轨道面数均为n个；

3)根据预设期望按需设计的穿越赤道点的经度，确定第一颗卫星的升交点赤经和平近点角，根据卫星的服务需求，依次确定后续卫星的升交点赤经和平近点角；

4)确定需要协调的静止轨道卫星网络集合以及非静止卫星星座对静止卫星干扰保护带的宽度；

设置的星座中所有卫星穿越赤道点的经度均相同，根据卫星通信系统参数和穿越赤道点附近的静止卫星通信参数，在以地心为球心，同步轨道半径为半径的球面上计算卫星在穿越赤道点时对静止轨道卫星产生同频共轨干扰的边界，并根据此边界确定需要协调的静止轨道卫星网络集合以及非静止卫星星座对静止卫星干扰保护带的宽度；

5)在地面上任意位置，看到全部设置的卫星在空中均沿一条固定的相同的轨迹相继过顶，当形成多重覆盖后，地面用户能同时看到多颗卫星；如果卫星轨迹穿越对静止卫星的干扰保护带，则在当前接入卫星进入保护带时，地面用户切换到另一颗不在保护带内的卫星继续实施通信。

2.如权利要求1所述的一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其特征在于：所述步骤1)中，根据卫星覆盖条带的宽度和通信延迟要求，在预先设定的集合中确定回归周期和轨道半长轴。

3.如权利要求2所述的一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其特征在于：所述预先设定的集合为回归轨道长半轴典型值集合：

4.如权利要求1所述的一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其特征在于：所述步骤1)中，根据覆盖区域在纬度上的分布，确定轨道的倾角，使轨道倾角不低于覆盖区域最高纬度减去半波束宽度对应的地心角。

5.如权利要求1所述的一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其特征在于：所述步骤1)中，根据期望高仰角覆盖的区域和穿越方向，确定轨道的偏心率、近地点幅角。

6.如权利要求1所述的一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其特征在于：所述步骤4)中，卫星在穿越赤道点时对静止轨道卫星产生同频共轨干扰的边界计算方法如下：

4.1)根据国际电信联盟相关保护标准，得到干扰信号功率计算数学模型为：

I₁＝λ₁²P_TX2G_TX2(θ₁)G_RX1′(θ₂)/4πd₁²，

其中，I₁为干扰信号功率，P_TX2为非同步轨道卫星地球站的发射功率，G_TX2(θ₁)为非同步轨道卫星地球站的发射天线增益，G_RX1′(θ₂)为同步轨道卫星的接收天线增益，λ₁为通信频率对应波长，d₁为干扰路径距离，θ₁为干扰链路与非同步轨道卫星通信系统通信链路之间的夹角，θ₂为干扰链路与同步轨道卫星通信系统通信链路之间的夹角；

4.2)根据已知上行干扰场景中同步轨道卫星干扰保护标准的功率阈值I_th，得到干扰信号功率的限制为I₁≤I_th；

4.3)根据干扰信号功率限制和干扰信号功率计算数学模型，得到干扰链路和非同步轨道卫星通信系统的通信链路之间夹角的限制范围θ₁≥θ_th，θ_th为卫星对静止轨道卫星产生同频共轨干扰的边界。