[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

说明书

本发明涉及一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其步骤：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；确定卫星个数及轨道面数均为n个；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；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；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。

技术领域

本发明涉及一种卫星通信技术领域，特别是关于一种在全球覆盖的非静止轨道通信星座中利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法。

背景技术

卫星互联网是互联网向空间进化过程中最好的可能也是唯一的选择。考虑到同步轨道轨位的限制，非静止轨道卫星星座网络将成为卫星互联网的重要组成部分。当前，全球范围内已有多个大型非静止轨道卫星星座项目投入建设或宣布计划。其中Google公司建设的O3b网络系统，采用0°倾角的赤道轨道，轨道高度8062Km，目前在轨12颗卫星，每颗卫星总吞吐量达12GBit/s。O3b星座的主要覆盖区域为南北纬40°之间的区域；OneWeb公司提出以近地轨道卫星群来提供卫星互联网业务，将发射720颗卫星完成初期构建，后期可能会再发射1972颗卫星以完成最终的星座。其轨道高度约为1200Km，轨道倾角约88°，预计2017-2020年期间建成，覆盖区域为全球覆盖；下一代铱星系统星座由66颗卫星组成，另外还有6颗在轨备用卫星和9颗地面备用卫星。其轨道高度为781Km，轨道倾角约为86.4°，覆盖区域为全球覆盖。

当前各非静止轨道通信卫星星座的设计方法面临着与静止轨道卫星同频共存的问题。空间通信频谱资源的协调和分配由国际无线电联合会(InternationalTelecommunications Union，ITU)组织和管理。按照当前ITU的协调框架和规则，静止轨道卫星系统地位均优先于非静止轨道卫星系统，后者需要与GSO卫星系统完成频域的共存分析，保证不对在轨的数千颗GSO卫星造成有害干扰。获得最终用频许可的难度极高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用回归轨道实施通信的卫星星座实现方法，其利用回归轨道的回归特性，通过参数设计，实现重点区域按需覆盖和降低对静止轨道卫星同频干扰的影响，以利于非静止轨道卫星星座系统设计、建设和实施。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：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；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。

优选地，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。

优选地，所述预先设定的集合为回归轨道长半轴典型值集合：

优选地，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。

优选地，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。