一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法

技术领域

本发明涉及卫星星座技术领域，尤其涉及一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法。

背景技术

对于非静止轨道卫星星座系统，由于卫星空间位置的时变特性，卫星与地面用户间通信链路也随时间不断变化。不同的卫星星座系统间，通常没有协作抗干扰机制或协议(即非合作卫星星座系统)，若使用相同频段工作，存在一定概率产生同频信号干扰。

随着低轨卫星通信系统的不断发展，卫星频率和轨道资源的日益拥挤，卫星频率干扰将会越来越频繁。针对非静止轨道卫星星座与静止轨道卫星系统之间可能存在的干扰问题，OneWeb卫星系统提出了基于“Progressive Pitch(渐进俯仰)”的干扰规避控制策略，其基本原理是，当非静止轨道卫星飞越地球低纬度区及赤道的过程中，通过姿态机动调整波束指向，改变卫星信号发射的方向，从而使得非静止轨道卫星工作链路方向与静止轨道工作链路形成一定的空间夹角，从而降低了共线干扰概率，达到了与静止轨道卫星同频干扰规避的目标。然而对于非静止轨道卫星星座之间同频干扰规避方法，国际上尚无相关规则、标准或解决方案。

现有的规避方法探索主要分为频域、时域和空间域三个方面开展。首先，基于频域划分开展干扰规避方法设计，非静止轨道卫星星座之间需将所用频段进行划分，其优点在于直接规避了工作频段的重叠，有效降低了同频干扰发生概率，但缺点是对卫星星座系统的频域划分降低了单个系统的使用频段范围，在频谱利用率一定的情况下，这种划分方式直接降低了系统容量，对系统的能力造成直接损失。其次，基于时域划分开展干扰规避方法设计，通常是在同一系统内开展时域划分和协议设计，对于非合作卫星星座系统，系统间的时域划分需要有统一的协议及较高的时间同步精度，实现难度高，代价大。因此，本发明提出一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法，将任意地面终端可视空域划分为更小的子空域，以边长为R的正六边形为网格划分可视空域，正六边形单元紧密排列，各区域中心呈三角形排布，方位角0°表示正北方向，90°表示正东方向，180°表示正南方向，极轴长度表示仰角范围，坐标中心点表示地面终端正上方，即仰角为90°，所述可视空域预划分方法具体包括以下步骤：

S1.设置最小预划分区域半径R(°)；

S2.设置系统1用户视场预划分起点X(°)；

S3.设置系统1预划分方位角范围Y(°)；

S4.将剩余空域划分为系统2可接入区域；

S5.完成基于用户方位角的空域预划分。

优选地，所述空域预划分参数包括：最小预划分区域半径R(°)，即所划分正六边形为网格边长、系统1用户视场预划分起点X(°)、以及系统1预划分方位角范围Y(°)。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本申请中，通过收发天线形成窄波束，即有效增益集中于工作链路方向，在此情况下，不同系统间的干扰，只需考虑链路夹角较小时的“共线”干扰场景，当系统间工作链路形成较大夹角时，即使同频工作，能量也不能通过天线旁瓣有效耦合进其他系统终端，从而规避同频干扰，相比传统静止轨道卫星，非静止轨道卫星星座位置及星地链路具有时变特性，通过地面用户端视场预划分方法，实现星地通信链路的空间角度隔离，大大降低了干扰概率。

2、本申请中，通过对用户端可视空域进行预划分，设置可接入空域方位角相关参数，有效降低了用户端算法复杂度，提升方案执行效率。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的地面用户可视空域示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的可视空域预划分流程图；

图3示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的空域预划分参数示意图；

图4示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝10.5°，X＝0°，Y＝90°时预划分空域；

图5示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝10.5°，X＝0°，Y＝135°时预划分空域；

图6示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝10.5°，X＝0°，Y＝180°时预划分空域；

图7示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝10.5°，X＝0°，Y＝225°时预划分空域；

图8示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝5.2°，X＝0°，Y＝90°时预划分空域；

图9示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的当R＝5.2°，X＝0°，Y＝135°时预划分空域；

图10示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的当R＝5.2°，X＝0°，Y＝180°时预划分空域；

图11示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝5.2°，X＝0°，Y＝225°时预划分空域；

图12示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝0°，Y＝90°时预划分空域；

图13示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝0°，Y＝135°时预划分空域；

图14示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝0°，Y＝180°时预划分空域；

图15示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝0°，Y＝225°时预划分空域；

图16示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝45°，Y＝135°时预划分空域；

图17示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝45°，Y＝180°时预划分空域；

图18示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝45°，Y＝225°时预划分空域；

图19示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的R＝2.6°，X＝45°，Y＝270°时预划分空域；

图20示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的同频链路夹角示意图；

图21示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的未施加可视空域预划分策略时，同频链路夹角小于15°概率分布示意图；

图22示出了根据本发明实施例提供的一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法的施加可视空域预划分策略后，同频链路夹角小于15°概率分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-22，本发明提供一种技术方案：

一种基于视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法，将任意地面终端可视空域划分为更小的子空域，以边长为R的正六边形为网格划分可视空域，正六边形单元紧密排列，各区域中心呈三角形排布，方位角0°表示正北方向，90°表示正东方向，180°表示正南方向，极轴长度表示仰角范围，坐标中心点表示地面终端正上方，即仰角为90°，可视空域预划分方法具体包括以下步骤：

S1.设置最小预划分区域半径R(°)；

S2.设置系统1用户视场预划分起点X(°)；

S3.设置系统1预划分方位角范围Y(°)；

S4.将剩余空域划分为系统2可接入区域；

S5.完成基于用户方位角的空域预划分。

若将最小预划分区域半径R设置为10.5°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为90°，预划分结果如图4所示。

若将最小预划分区域半径R设置为10.5°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为135°，预划分结果如图5所示。

若将最小预划分区域半径R设置为5.2°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为180°，预划分结果如图6所示。

若将最小预划分区域半径R设置为10.5°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为225°，预划分结果如图7所示。

若将最小预划分区域半径R设置为5.2°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为90°，预划分结果如图8所示

若将最小预划分区域半径R设置为5.2°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为135°，预划分结果如图9所示。

若将最小预划分区域半径R设置为5.2°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为180°，预划分结果如图10所示。

若将最小预划分区域半径R设置为5.2°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为225°，预划分结果如图11所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为90°，预划分结果如图12所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为135°，预划分结果如图13所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为180°，预划分结果如图14所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为0°，预划分方位角范围Y为225°，预划分结果如图15所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为45°，预划分方位角范围Y为135°，预划分结果如图16所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为45°，预划分方位角范围Y为180°，预划分结果如图17所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为45°，预划分方位角范围Y为225°，预划分结果如图18所示。

若将最小预划分区域半径R设置为2.6°，设系统1用户视场预划分起点X为45°，预划分方位角范围Y为270°，预划分结果如图19所示。

评估基于用户视场方位角预划分的卫星星座频率干扰规避方法效果，可用同频链路夹角小于特定阈值的概率作为评估指标，如图20所示。

假设非合作星座系统间，同频链路发生干扰的链路夹角阈值为15°，在不施加任何空域预划分策略时，若两系统存在共址使用情况，则干扰概率约为2％至6％，其中中纬度区域可达到6％，如图21所示。

假设非合作星座系统间，同频链路发生干扰的链路夹角阈值仍然为15°，在施加空域预划分策略(R＝10.5°，X＝0°，Y＝180°)后，即两系统平分可视空域，若两系统存在共址使用情况，则干扰概率约为0.06至0.08％，相比未实施空域预划分的情况，干扰概率有效降低6至10倍，如图22所示。

实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。