一种基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法，该方法包括：步骤1)获取干扰系统卫星S

【技术实现步骤摘要】
一种基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法


[0001]本专利技术属于空间干扰规避
，尤其涉及一种基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法。

技术介绍

[0002]随着商业航天的蓬勃发展，Ka、Q/V频段资源日趋紧张，各国卫星操作者纷纷将目光投向更高频段。目前，意大利已开展“W频段分析与验证”等卫星通信试验项目，研究W频段卫星通信的可行性，美国联邦通信委员会也明确提出促进非联邦政府在W频段与联邦政府部门共享频谱资源的开发和使用，德国、中国、阿联酋等主管部门已向国际电联申报了W频段GSO卫星网络资料。随着关键器件生产能力的突破，W频段势必成为国际上广泛争夺的战略资源。然而，长期在轨运行的对地静止轨道(Geostationary Orbit，GSO)卫星，信息接收、管理、分发须依赖地球站，地球站之间的干扰评估是选址的重要因素之一，开展GSO卫星系统地球站址间干扰分析对W频段共享具有重要意义。
[0003]目前针对GSO系统卫星和地球站布设中的同频干扰问题，主要面向X、Ka等较低频段，采用栅格化方法遍历计算干扰值以评估。董苏惠等人提出基于干扰函数极值的评估方法，通过建立随机分布的地球站集合，分析不同轨位间隔的干扰、受扰卫星系统间的干扰分布；李建欣等人基于遍历方位角的方法，计算工作在8450
‑
8500MHz频段的卫星固定业务和近地空间研究业务地球站间干扰保护距离范围。针对W频段的频谱兼容性分析主要面向通信链路传播衰减影响，Riva分析了W频段卫星通信中降雨、云雾等天气条件引起的链路衰减影响；Cuervo分析了75GHz低轨卫星地
‑
空链路的大气信道衰减模型；Nessel初步估算71
‑
86GHz的气体和云衰减影响。
[0004]现有技术主要采用遍历的方法，如将距离已知干扰地球站E
I
一定距离范围内(球面圆内)进行栅格划分，或在干扰地球站E
I
一定距离上(球面圆上)采样取点的方式，遍历计算每一栅格处或采样点对应的干扰值，基于数据拟合等方法找到满足要求的地球站位置，计算复杂度为O(n2)或O(n)，存在计算过程复杂的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，本专利技术提出了一种基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法，用于在干扰系统地球站E
I
外设定的区域范围内，确定满足干扰限值要求的最近受扰系统地球站E
x
的位置，所述方法包括：
[0006]步骤1)获取干扰系统卫星S
I
、干扰系统地球站E
I
和受扰系统卫星S的位置数据，以及干扰系统地球站E
I
外设定的区域范围[0,length]，令H＝length；
[0007]步骤2)计算在干扰系统地球站E
I
外设定距离为H时，干扰最小的受扰系统地球站E
x
位置、最小干扰值I/N，以及受扰系统地球站E
x
、干扰系统地球站E
I
与地心的夹角α
H
；
[0008]步骤3)判断步骤2)得到的最小干扰值I/N是否满足限值要求，判断为是，令α
max
＝α
H
，采用二分法计算I/N满足限值要求的夹角最小值α
min
，令α＝α
min
，转至步骤4)；判断为否，
无满足的受扰系统地球站位置，转至步骤5)；
[0009]步骤4)根据α计算受扰系统地球站E
x
的位置坐标；
[0010]步骤5)结束。
[0011]作为上述方法的一种改进，所述步骤1)具体包括：
[0012]获取干扰系统卫星S
I
的位置坐标为(x
SI
,y
SI
,0)，干扰系统地球站E
I
的坐标为(x
EI
,y
EI
,z
EI
)，经纬度坐标为受扰系统卫星S的位置坐标为(x
S
,y
S
,0)，受扰系统卫星S的接收天线离轴角为θ，地球半径为R，S
I
和S均为GSO卫星，轨道高度均为h，干扰系统地球站E
I
外设定的距离为H，干扰系统地球站E
I
外设定的区域范围为指定的球面区间[0,length]，令H＝length。
[0013]作为上述方法的一种改进，所述步骤2)具体包括：
[0014]步骤s2
‑
1)计算干扰系统地球站E
I
与E
I
外设定距离H处到地心的夹角α
H
；
[0015]步骤s2
‑
2)基于几何关系得到干扰分布特征，根据干扰分布特征计算夹角为α
H
时对应的最小干扰值I/N；
[0016]步骤s2
‑
3)根据α
H
计算受扰系统地球站E
x
的位置坐标。
[0017]作为上述方法的一种改进，所述步骤s2
‑
1)的干扰分布特征为：对于一个给定的夹角α，I/N在η＝90
°
处有最小值，η为受扰系统地球站E
x
与受扰系统卫星s以及干扰系统地球站E
I
构成的夹角。
[0018]作为上述方法的一种改进，所述步骤s2
‑
2)最小干扰值I/N满足下式：
[0019][0020]其中，I表示干扰信号功率；N表示受扰系统接收机的等效噪声功率；α为受扰系统地球站E
x
、干扰系统地球站E
I
与地心的夹角，β为受扰系统地球站E
x
、受扰系统卫星S和地心的夹角；p
I
表示干扰系统地球站E
I
的发射功率，g
I
(γ)表示干扰系统地球站天线的发射增益；g(θ)表示受扰系统卫星天线S的接收增益；t
S
表示受扰系统卫星S接收端的等效噪声温度；b表示受扰系统上行链路的通信带宽；k表示波尔兹曼常数；l
W
表示干扰系统链路的传输损耗。
[0021]作为上述方法的一种改进，所述步骤s2
‑
3)具体包括：
[0022]根据下式得到受扰系统地球站E
x
的位置坐标(x,y,z)：
[0023][0024]其中，p、q、m、n均为中间变量，分别满足下式：
[0025][0026][0027](d4)2＝2R2‑
2R2cosα
H
[0028](d3)2＝(d2)2‑
(d4)2[0029](d2)2＝(x
S
‑
x
EI
)2+(y
S
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法，用于在干扰系统地球站E
I
外设定的区域范围内，确定满足干扰限值要求的最近受扰系统地球站E
x
的位置，所述方法包括：步骤1)获取干扰系统卫星S
I
、干扰系统地球站E
I
和受扰系统卫星S的位置数据，以及干扰系统地球站E
I
外设定的区域范围[0,length]，令H＝length；步骤2)计算在干扰系统地球站E
I
外设定距离为H时，干扰最小的受扰系统地球站E
x
位置、最小干扰值I/N，以及受扰系统地球站E
x
、干扰系统地球站E
I
与地心的夹角α
H
；步骤3)判断步骤2)得到的最小干扰值I/N是否满足限值要求，判断为是，令α
max
＝α
H
，采用二分法计算I/N满足限值要求的夹角最小值α
min
，令α＝α
min
，转至步骤4)；判断为否，无满足的受扰系统地球站位置，转至步骤5)；步骤4)根据α计算受扰系统地球站E
x
的位置坐标；步骤5)结束。2.根据权利要求1所述的基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：获取干扰系统卫星S
I
的位置坐标为(x
SI
,y
SI
,0)，干扰系统地球站E
I
的坐标为(x
EI
,y
EI
,z
EI
)，经纬度坐标为受扰系统卫星S的位置坐标为(x
S
,y
S
,0)，受扰系统卫星S的接收天线离轴角为θ，地球半径为R，S
I
和S均为GSO卫星，轨道高度均为h，干扰系统地球站E
I
外设定的距离为H，干扰系统地球站E
I
外设定的区域范围为指定的球面区间[0,length]，令H＝length。3.根据权利要求2所述的基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：步骤s2
‑
1)计算干扰系统地球站E
I
与E
I
外设定距离H处到地心的夹角α
H
；步骤s2
‑
2)基于几何关系得到干扰分布特征，根据干扰分布特征计算夹角为α
H
时对应的最小干扰值I/N；步骤s2
‑
3)根据α
H
计算受扰系统地球站E
x
的位置坐标。4.根据权利要求3所述的基于干扰分布的受扰系统地球站位置计算方法，其特征在于，所述步骤s2
‑
1)的干扰分布特征为：对于一个给定的夹角α，I/N在η＝90
°
处有最小值，η为受扰系统地球站E...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静，姚秀娟，高翔，智佳，董苏惠，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：