面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法技术

本发明专利技术提出了面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法，该方法包括：进行全球网格化处理，计算每个仿真时刻某NGSO卫星的覆盖区域，得到覆盖区域的地面网格点；对某GSO卫星弧段进行网格化，得到多个GSO网格点，并行计算每个仿真时刻该NGSO卫星波束在指向每个地面网格点时，每个地面网格点接收波束指向每个GSO网格点时受到NGSO卫星主瓣的单入干扰；按照地面网格点，整合每个仿真时刻该NGSO卫星指向某个地面网格点时，NGSO卫星旁瓣对于其他所有地面网格点的单入干扰结果；聚合得到每个仿真时刻该NGSO卫星覆盖区域内每个地面网格点的干扰结果，基于超限逻辑算法确定通信状态并采取干扰规避策略以缓解干扰。采取干扰规避策略以缓解干扰。采取干扰规避策略以缓解干扰。

【技术实现步骤摘要】
面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法


[0001]本专利技术涉及卫星星座干扰规避
，特别涉及面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法。

技术介绍

[0002]由于空间频轨资源有限，空间信息网络及全球商业航天的不断发展，以及巨型星座系统的大量部署，空间频率轨道资源竞争愈发激烈，形成多星共轨、多星共频的发展局面，通信频带变得愈加拥挤，从而造成严重的通信干扰，甚至使现有的高轨GSO卫星系统无法正常使用。因此，针对NGSO卫星系统，提出合理且可行的干扰规避措施，既保证NGSO大规模互联网星座的业务用频，又保护GSO卫星系统的正常使用成为当前的研究热点。
[0003]目前，主要的干扰规避策略主要有空间隔离、时域隔离、极化隔离、功率控制，以及频域隔离等几种主要的方式，NGSO卫星系统干扰规避策略目的是降低或消除对于GSO卫星系统的干扰，本质是对链路若干基本参数的动态调整，或者改变了链路的通断或起点/终点(对应了空间角度隔离)，或者改变了链路的辐射能量(对应了调整发射功率)，或者改变了链路的承载频率(对应了调整使用频率)。这些动态调整的触发和映射逻辑不同，就对应了不同的干扰规避策略。其中，空间隔离与时域隔离主要是通过调整卫星姿态、波束指向等以改变星座运行规划(改变建链关系)以达到干扰规避的目的，仅OneWeb的“俯仰渐进”策略，提出了切实可行的操作方案，在干扰隔离角度分析与干扰规避操作实施上仍缺乏通用的分析模型与操作方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，针对近年来在低轨卫星星座领域有广泛应用的相控阵天线，提出了一种面向星载相控阵天线的高低轨卫星系统间干扰规避波控策略仿真模型与展示方法，为低轨星座系统干扰规避策略设计与系统优化提供技术支撑。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法，所述方法包括：
[0006]步骤s1)对地球进行全球网格化处理，计算未来设定时长内的每个仿真时刻某NGSO卫星的覆盖区域，得到覆盖区域的地面网格点；
[0007]步骤s2)对某GSO卫星弧段进行网格化，得到多个GSO网格点，并行计算每个仿真时刻该NGSO卫星波束在指向每个地面网格点时，每个地面网格点接收波束指向每个GSO网格点时受到NGSO卫星主瓣的单入干扰；
[0008]步骤s3)按照地面网格点，整合每个仿真时刻该NGSO卫星指向某个地面网格点时，NGSO卫星旁瓣对于其他所有地面网格点的单入干扰结果；
[0009]步骤s4)对步骤s2)和s3)的单入干扰进行聚合，得到每个仿真时刻该NGSO卫星覆盖区域内的每个地面网格点的干扰结果，基于超限逻辑算法确定该地面网格点的通信状态，进而遍历所有GSO网格点，确定所有地面网格点的通信状态；
[0010]步骤s5)根据步骤s4)的通信状态，采取干扰规避策略以缓解干扰。
[0011]作为上述方法的一种改进，所述步骤s1)包括：
[0012]按照设定的经纬度分辨率对地球进行全球网格化处理；
[0013]根据指定NGSO卫星的轨道位置参数(x,y,z)，计算未来设定时长内的每个仿真时刻该NGSO卫星的覆盖区域，得到覆盖区域的地面网格点。
[0014]作为上述方法的一种改进，所述步骤s2)包括：
[0015]遍历每个仿真时刻，并行计算该仿真时刻，地面网格点i，在NGSO卫星指向地面网格点p，且地面网格点i的GSO地面站接收天线指向GSO网格点g时，受到NGSO卫星主瓣的单入干扰，所述单入干扰包括：信噪比I/N、干扰门限指标
△
T/T和隔离角θ。
[0016]作为上述方法的一种改进，所述干扰门限指标
△
T/T满足下式：
[0017][0018]其中，P
tns0
为NGSO卫星发射功率谱密度，单位为dBW/Hz；G
tns
为NGSO卫星天线发射增益，单位为dBi；G
rgs
(θ)为GSO卫星地面站在离隔离角为θ时的离轴增益，单位为dBi；T
eg
为GSO卫星系统地面站噪声温度，单位为K；λ为通信波长，单位为m；d
D
为NGSO下行干扰信号传播距离，单位为m。
[0019]作为上述方法的一种改进，所述步骤s4)具体包括：
[0020]遍历每个仿真时刻，针对每个地面网格点，将所有NGSO波束指向下的主瓣单入干扰和旁瓣单入干扰数据进行聚合，得到每个仿真时刻每个地面网格点的干扰结果；
[0021]根据干扰结果中的干扰门限指标
△
T/T进行判断，若ΔT/T≥6％，则针对NGSO卫星x，在仿真时刻z时，地面网格点i为超限点，通信状态s(i,x,z)＝0，否则为非超限点，通信状态s(i,x,z)＝1。
[0022]作为上述方法的一种改进，所述步骤s5)的干扰规避策略具体包括：通过调整卫星姿态或改变波束指向使得隔离角变化，进而使得对应的干扰门限指标ΔT/T＜6％
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0024]1、本专利技术利用全球及同步轨道网格化的分析方法，简化了全球地面站撒点建模仿真方法，并且对干扰结果的遍历覆盖更有效；
[0025]2、本专利技术利用地面网格点对应星载相控阵天线的波控指向，简化了相控阵天线的建模方法；
[0026]3、本专利技术通过干扰指标的评估，进而反映至相控阵波控调整策略，取代了之前干扰规避利用隔离角进行分析的模式，对于工程实际可操作性有比较大的参考意义；
[0027]4、本专利技术的方法为低轨星座系统干扰规避策略设计与系统优化提供技术支撑；
[0028]5、本专利技术的方法为低轨卫星相控阵天线波控策略提供分析方法；
[0029]6、本专利技术的方法为大规模星座并行快速验证干扰规避策略提供理论依据。
附图说明
[0030]图1是上行场景示意图；
[0031]图2是下行场景示意图；
[0032]图3是单点干扰分析场景示意图；
[0033]图4是NGSO在覆盖范围内的对不同GSO网格点的单入干扰示意图；
[0034]图5是计算地面网格点单入干扰结果的流程示意图；
[0035]图6是根据地面网格点的单入干扰结果得到网格点通信状态的流程示意图；
[0036]图7是仿真示意图；其中图7(a)、7(b)、7(c)、7(d)和7(e)分别展示了每个时刻NGSO在覆盖区域内超限通信状态的变化过程。
具体实施方式
[0037]1.分析模型
[0038]1.1.隔离角
[0039]上行隔离角如图1所示。考虑卫星系统2对卫星系统1(GSO卫星)的干扰，当两个系统的上行工作链路存在频段重叠时，地球站2的部分发射功率会被卫星1的接收天线捕获，形成了“地球站2
‑
卫星1”的干扰链路。其中，θ2即卫星2上行链路相对与卫星1(GSO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法，所述方法包括：步骤s1)对地球进行全球网格化处理，计算未来设定时长内的每个仿真时刻某NGSO卫星的覆盖区域，得到覆盖区域的地面网格点；步骤s2)对某GSO卫星弧段进行网格化，得到多个GSO网格点，并行计算每个仿真时刻该NGSO卫星波束在指向每个地面网格点时，每个地面网格点接收波束指向每个GSO网格点时受到NGSO卫星主瓣的单入干扰；步骤s3)按照地面网格点，整合每个仿真时刻该NGSO卫星指向某个地面网格点时，NGSO卫星旁瓣对于其他所有地面网格点的单入干扰结果；步骤s4)对步骤s2)和s3)的单入干扰进行聚合，得到每个仿真时刻该NGSO卫星覆盖区域内的每个地面网格点的干扰结果，基于超限逻辑算法确定该地面网格点的通信状态，进而遍历所有GSO网格点，确定所有地面网格点的通信状态；步骤s5)根据步骤s4)的通信状态，采取干扰规避策略以缓解干扰。2.根据权利要求1所述的面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法，其特征在于，所述步骤s1)包括：按照设定的经纬度分辨率对地球进行全球网格化处理；根据指定NGSO卫星的轨道位置参数(x,y,z)，计算未来设定时长内的每个仿真时刻该NGSO卫星的覆盖区域，得到覆盖区域的地面网格点。3.根据权利要求1所述的面向星载相控阵天线的干扰规避波控策略仿真方法，其特征在于，所述步骤s2)包括：遍历每个仿真时刻，并行计算该仿真时刻，地面网格点i，在NGSO卫星指向地面网格点p，且地面网格点i的GSO地面站接收天线指向GSO网格点g时，受到NGSO卫星主瓣的单入干扰，所述单入干扰包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，智佳，姚秀娟，王静，兰峰，
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：