專利名稱：一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于地球靜止軌道衛(wèi)星軌位(軌道位置)的確定方法，用于利用靜止軌道衛(wèi)星的通信、導(dǎo)航、遙感等系統(tǒng)中衛(wèi)星軌道設(shè)計，屬于航天無線電頻譜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過向國際電信聯(lián)盟申報衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是一個國家在國際法規(guī)框架下獲取衛(wèi)星頻率軌道資源的唯一方式。只有完成了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)國際協(xié)調(diào)，按照國際電信聯(lián)盟《無線電規(guī)則》和 《程序規(guī)則》將頻率指配進入國際頻率登記總表，才可合法地發(fā)射衛(wèi)星并將相應(yīng)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)投入使用。對于地球靜止軌道衛(wèi)星來說，當前的頻率軌道資源十分緊張，代表其軌位和頻率使用方案的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報方案是完成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)國際協(xié)調(diào)程序、建立衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先地位的關(guān)鍵。如何申報衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，怎樣確定其中的軌位參數(shù)，是所有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報過程中最關(guān)鍵的問題。
國際電信聯(lián)盟對于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報中的軌位、頻率、覆蓋區(qū)和極化方式?jīng)]有限制，只要提交給國際電信聯(lián)盟無線通信部門的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報數(shù)據(jù)庫文件符合規(guī)定的格式，其申報方案可以由申報國家自由決定。目前國內(nèi)國際的常用方法是，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報方案的確定要以無線電頻率兼容性最大化為原則，即以滿足實際衛(wèi)星的使用需求為基礎(chǔ)，選用相距具有相同頻率資源需求的鄰近軌位最遠的衛(wèi)星軌位來實現(xiàn)兼容性的最大化。這種方法未形成統(tǒng)一的量化標準和確定的流程，在做出判斷時，缺少客觀性和復(fù)現(xiàn)性。此外，該方法只能在單一頻率資源需求的情況下做出分析，如果出現(xiàn)多種頻率資源需求(例如需要使用多個頻段)，則無法確定合適的衛(wèi)星軌位。
國際電信聯(lián)盟以建議書的形式給出了若干用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間兼容性分析的方法。 在RECOMMENDATION ITU-R S. 740中，介紹了分析用于衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)的地球靜止軌道衛(wèi)星間的載干比計算方法，利用國際電信聯(lián)盟所公布的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以載干比為指標進行不同軌位的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)兼容性分析，但該方法不能指導(dǎo)衛(wèi)星軌位的確定。此外，這種載干比的計算過程針對的僅僅是一個載波，如果需要評估兩個衛(wèi)星系統(tǒng)的兼容性，則需要列出所以相關(guān)載波，計算量非常大，且較為繁瑣。
在國際電信聯(lián)盟《無線電規(guī)則》的附錄5中，給出了判斷兩個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是否需要進行協(xié)調(diào)的準則，即協(xié)調(diào)弧準則使用同一頻段的兩個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的軌位間隔少于某一值，則需進行協(xié)調(diào)。對于重疊頻段是C、Ku、Ka頻段的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)而言，通常的協(xié)調(diào)弧分別為8°、9°、 10°。這種方法僅僅給出了是否進行協(xié)調(diào)的判據(jù)，如果申報者想盡量地避免協(xié)調(diào)，減小與鄰近衛(wèi)星干擾的可能性，可以按照上述判據(jù)盡量地選擇士8°或士9°或士 10°范圍內(nèi)沒有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的軌位進行申報。但實際上，當前地球靜止軌道的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報數(shù)量很多，申報十分密集，在同一軌位上有多個國家的多個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報，上述方法不能有效地在多目標條件下確定衛(wèi)星系統(tǒng)的最優(yōu)軌位。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法，可有效地在多目標條件下確定衛(wèi)星系統(tǒng)的最優(yōu)軌位，實現(xiàn)擬申報衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與已有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的最大兼容性和完成協(xié)調(diào)的最大可行性。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法確定衛(wèi)星的待選弧段和頻率資源需求，可輸入一種以上的頻率資源需求，并按照頻率資源需求的重要性依次形成一個或多個策略；確定待選弧段中的特殊軌位，進而確定與此類軌位相關(guān)聯(lián)的最有可能獲得的頻率資源；依據(jù)現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信息和在軌衛(wèi)星信息，按照軌位隔離的原則選出若干待選軌位，在此步驟中，需考慮特殊軌位所帶來的影響；按照確定好的策略分別對所有待選軌位計算分值；利用灰色關(guān)聯(lián)度法對所有的待選軌位進行量化排序，根據(jù)量化排序結(jié)果選出最優(yōu)軌位。具體實現(xiàn)如下
第一步，確定衛(wèi)星的待選弧段和頻率資源需求
所述待選弧段是指地球靜止軌道的弧段范圍，所述頻率資源需求是指包含頻率參數(shù)在內(nèi)的一組頻率應(yīng)用方式，包含頻率、覆蓋區(qū)和極化方式三個參數(shù)；可確定一種以上的頻率資源需求，并按照頻率資源需求的重要性依次形成一個或多個策略，每個策略由頻率、覆蓋區(qū)和極化方式三元素構(gòu)成；
第二步，確定待選弧段中的特殊軌位，進而確定與所述特殊軌位相關(guān)聯(lián)的最有可能獲得的資源
確定特殊軌位時，需采用如下原則將本國的規(guī)劃頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)軌位設(shè)定為最有可能獲得的資源；特殊軌位為一個或多個，是由第一步當中所確定的待選弧段內(nèi)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報信息而確定的，所述申報信息定期由國際電信聯(lián)盟發(fā)布；
第三步，依據(jù)在軌衛(wèi)星信息和國際電信聯(lián)盟發(fā)布的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報信息，按照軌位隔離的原則選出若干待選軌位；所述軌位隔離原則是對于任一頻率資源需求，在待選弧段內(nèi)確定與該頻率資源需求相一致的若干不可用軌位，所述不可用軌位是與該頻率資源需求相同的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、在軌衛(wèi)星或其他國家規(guī)劃頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的軌位，將各不可用軌位之間的中間點確定為待選軌位；
第四步，按照第一步中確定好的策略分別對所有待選軌位計算分值，如果存在多個策略，則進行多次分值計算；
第五步，依據(jù)第四步中的分值計算結(jié)果，利用灰色關(guān)聯(lián)度法對所有的待選軌位進行量化排序，根據(jù)量化排序結(jié)果選出最優(yōu)軌位。
所述第四步中的分值計算的方法是對于任一策略，確定待選軌位與其最近的不可用軌位之間的距離，將此距離值直接記為分值。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)方法相比的有益效果是
(1)現(xiàn)有的載干比評估方法衡量的是兩個衛(wèi)星鏈路載波之間的干擾程度，如果進行兩個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的評估，需要計算每個載波之間的載干比，而衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)有多個波束，每個波束又有多個載波，重疊頻段的載波需排列組合進行兩兩之間的計算，計算量非常巨大。 如果計算一定弧段內(nèi)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)兼容性，則需在每兩個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間重復(fù)進行上述過程。 相對于載干比評估方法，本發(fā)明所涉及的參數(shù)數(shù)量較少，只需要軌位、覆蓋區(qū)、頻率、極化四個參數(shù)，就可對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性進行評估，從而確定最優(yōu)軌位。本發(fā)明的方法也較為簡潔，評估的對象是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，而不是載波，因此，成倍地減小了計算量。
(2)本發(fā)明采用了灰色關(guān)聯(lián)度法進行地球靜止軌道衛(wèi)星軌位的量化排序，解決了衛(wèi)星軌位確定過程中多目標的選優(yōu)問題?，F(xiàn)有技術(shù)僅僅可以對單一頻段條件下在一定的弧段中進行衛(wèi)星軌位選優(yōu)，當出現(xiàn)多個頻段的頻率資源需求時，難以進行對軌位進行確定和評估。
(3)本發(fā)明可將現(xiàn)有技術(shù)的主觀確定替換為遵循標準方法的客觀確定。現(xiàn)有技術(shù)主要憑借衛(wèi)星系統(tǒng)方案設(shè)計者對地球靜止軌道中衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信息和在軌衛(wèi)星信息的綜合分析，選擇衛(wèi)星較為稀疏的軌位作為最優(yōu)軌位。這種方法依賴主觀經(jīng)驗，未形成統(tǒng)一的標準， 不同的設(shè)計者會確定不同的軌位，缺乏客觀性。本發(fā)明的方法可用量化的手段，保證了方法上的一致性，從而確保了客觀性。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實施方式
在以上定義的基礎(chǔ)上，本發(fā)明按以下步驟實現(xiàn)，如圖1所示
第一步，確定待選弧段和頻率資源需求；其中待選弧段是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報中地球靜止軌道的弧段范圍，必須大于0°，小于或等于360°。頻率資源需求是包含頻率參數(shù)在內(nèi)的一組頻率應(yīng)用方式，包含頻率、覆蓋區(qū)、極化方式三個參數(shù)；其中，頻率參數(shù)需給出上下限(頻率范圍)；覆蓋區(qū)參數(shù)應(yīng)將地圖上的特定國家或地區(qū)以文字的形式進行描述，例如 東亞、中國、非洲等等，該參數(shù)也可是某些地區(qū)的組合，例如中東北非(MENA，Middle East and North Africa)。
可確定一種以上的頻率資源需求，并按照頻率資源需求的重要性依次形成一個或多個策略，每個策略由三元素構(gòu)成，設(shè)共有η個策略，即
策略1 = {頻率1 ；覆蓋區(qū)1 ；極化方式1}
...
策略η ={頻率η ；覆蓋區(qū)η ；極化方式η}
第二步，確定待選弧段中的特殊軌位，特殊軌位可以是一個或多個。查閱國際電信聯(lián)盟發(fā)布的《無線電規(guī)則》附錄30、附錄30Α、附錄30Β，在第一步中所確定的待選弧段內(nèi)，確定本國的規(guī)劃頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)軌位，并將其設(shè)定為最有可能獲得的資源；
第三步，以在軌衛(wèi)星信息和國際電信聯(lián)盟發(fā)布的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報信息為背景信息， 如表1所示，在軌衛(wèi)星信息(設(shè)共用η1個頻率資源需求)至少包括如下條目
表1在軌衛(wèi)星信息必要條目
衛(wèi)星名稱軌位所屬國家/組織
權(quán)利要求
1.一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法，其特征在于步驟如下 第一步，確定衛(wèi)星的待選弧段和頻率資源需求所述待選弧段是指地球靜止軌道的弧段范圍，所述頻率資源需求是指包含頻率參數(shù)在內(nèi)的一組頻率應(yīng)用方式，包含頻率、覆蓋區(qū)和極化方式三個參數(shù)；可確定一種以上的頻率資源需求，并按照頻率資源需求的重要性依次形成一個或多個策略，每個策略由頻率、覆蓋區(qū)和極化方式三元素構(gòu)成；第二步，確定待選弧段中的特殊軌位，進而確定與所述特殊軌位相關(guān)聯(lián)的最有可能獲得的資源確定特殊軌位時，需采用如下原則將本國的規(guī)劃頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)軌位設(shè)定為最有可能獲得的資源，將其他國的規(guī)劃頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)軌位設(shè)定為最不可能獲得的資源；特殊軌位為一個或多個，是由第一步當中所確定的待選弧段內(nèi)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報信息而確定的，所述申報信息定期由國際電信聯(lián)盟發(fā)布；第三步，依據(jù)在軌衛(wèi)星信息和國際電信聯(lián)盟發(fā)布的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報信息，按照軌位隔離的原則選出若干待選軌位；所述軌位隔離原則是對于任一頻率資源需求，在待選弧段內(nèi)確定與該頻率資源需求相一致的若干不可用軌位，所述不可用軌位是與該頻率資源需求相同的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、在軌衛(wèi)星或其他國家規(guī)劃頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的軌位，將各不可用軌位之間的中間點確定為待選軌位；第四步，按照第一步中確定好的策略分別對所有待選軌位計算分值，如果存在多個策略，則進行多次分值計算；第五步，依據(jù)第四步中的分值計算結(jié)果，利用灰色關(guān)聯(lián)度法對所有的待選軌位進行量化排序，根據(jù)量化排序結(jié)果選出最優(yōu)軌位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法，其特征在于所述第一步待選弧段大于0°，小于或等于360°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法，其特征在于所述第四步中的分值計算的方法是對于任一策略，確定待選軌位與其最近的不可用軌位之間的距離，將此距離值直接記為分值。
全文摘要
一種地球靜止軌道衛(wèi)星軌位確定方法，確定衛(wèi)星的待選弧段和頻率資源需求，可輸入一種以上的頻率資源需求，并按照頻率資源需求的重要性依次形成一個或多個策略；確定待選弧段中的特殊軌位，進而確定與此類軌位相關(guān)聯(lián)的最有可能獲得的頻率資源；依據(jù)現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信息和在軌衛(wèi)星信息，按照軌位隔離的原則選出若干待選軌位，在此步驟中，需考慮特殊軌位所帶來的影響；按照確定好的策略分別對所有待選軌位計算分值；利用灰色關(guān)聯(lián)度法對所有的待選軌位進行量化排序，根據(jù)量化排序結(jié)果選出最優(yōu)軌位。本發(fā)明可有效地在多目標條件下確定衛(wèi)星系統(tǒng)的最優(yōu)軌位，實現(xiàn)擬申報衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與已有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的最大兼容性和完成協(xié)調(diào)的最大可行性。
文檔編號H04B7/185GK102523032SQ201110412289
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者李萌 申請人:中國空間技術(shù)研究院