专利名称：一种地球静止轨道卫星轨位确定方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于地球静止轨道卫星轨位(轨道位置)的确定方法，用于利用静止轨道卫星的通信、导航、遥感等系统中卫星轨道设计，属于航天无线电频谱技术领域。
背景技术：
通过向国际电信联盟申报卫星网络是一个国家在国际法规框架下获取卫星频率轨道资源的唯一方式。只有完成了卫星网络国际协调，按照国际电信联盟《无线电规则》和 《程序规则》将频率指配进入国际频率登记总表，才可合法地发射卫星并将相应的卫星网络投入使用。对于地球静止轨道卫星来说，当前的频率轨道资源十分紧张，代表其轨位和频率使用方案的卫星网络申报方案是完成卫星网络国际协调程序、建立卫星网络优先地位的关键。如何申报卫星网络，怎样确定其中的轨位参数，是所有卫星网络申报过程中最关键的问题。
国际电信联盟对于卫星网络申报中的轨位、频率、覆盖区和极化方式没有限制，只要提交给国际电信联盟无线通信部门的卫星网络申报数据库文件符合规定的格式，其申报方案可以由申报国家自由决定。目前国内国际的常用方法是，卫星网络申报方案的确定要以无线电频率兼容性最大化为原则，即以满足实际卫星的使用需求为基础，选用相距具有相同频率资源需求的邻近轨位最远的卫星轨位来实现兼容性的最大化。这种方法未形成统一的量化标准和确定的流程，在做出判断时，缺少客观性和复现性。此外，该方法只能在单一频率资源需求的情况下做出分析，如果出现多种频率资源需求(例如需要使用多个频段)，则无法确定合适的卫星轨位。
国际电信联盟以建议书的形式给出了若干用于卫星网络之间兼容性分析的方法。 在RECOMMENDATION ITU-R S. 740中，介绍了分析用于卫星固定业务的地球静止轨道卫星间的载干比计算方法，利用国际电信联盟所公布的卫星网络参数，以载干比为指标进行不同轨位的卫星网络兼容性分析，但该方法不能指导卫星轨位的确定。此外，这种载干比的计算过程针对的仅仅是一个载波，如果需要评估两个卫星系统的兼容性，则需要列出所以相关载波，计算量非常大，且较为繁琐。
在国际电信联盟《无线电规则》的附录5中，给出了判断两个卫星网络是否需要进行协调的准则，即协调弧准则使用同一频段的两个卫星网络的轨位间隔少于某一值，则需进行协调。对于重叠频段是C、Ku、Ka频段的卫星网络而言，通常的协调弧分别为8°、9°、 10°。这种方法仅仅给出了是否进行协调的判据，如果申报者想尽量地避免协调，减小与邻近卫星干扰的可能性，可以按照上述判据尽量地选择士8°或士9°或士 10°范围内没有卫星网络的轨位进行申报。但实际上，当前地球静止轨道的卫星网络申报数量很多，申报十分密集，在同一轨位上有多个国家的多个卫星网络申报，上述方法不能有效地在多目标条件下确定卫星系统的最优轨位。
发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种地球静止轨道卫星轨位确定方法，可有效地在多目标条件下确定卫星系统的最优轨位，实现拟申报卫星网络与已有卫星网络的最大兼容性和完成协调的最大可行性。
本发明采用的技术方案为一种地球静止轨道卫星轨位确定方法确定卫星的待选弧段和频率资源需求，可输入一种以上的频率资源需求，并按照频率资源需求的重要性依次形成一个或多个策略；确定待选弧段中的特殊轨位，进而确定与此类轨位相关联的最有可能获得的频率资源；依据现有的卫星网络信息和在轨卫星信息，按照轨位隔离的原则选出若干待选轨位，在此步骤中，需考虑特殊轨位所带来的影响；按照确定好的策略分别对所有待选轨位计算分值；利用灰色关联度法对所有的待选轨位进行量化排序，根据量化排序结果选出最优轨位。具体实现如下
第一步，确定卫星的待选弧段和频率资源需求
所述待选弧段是指地球静止轨道的弧段范围，所述频率资源需求是指包含频率参数在内的一组频率应用方式，包含频率、覆盖区和极化方式三个参数；可确定一种以上的频率资源需求，并按照频率资源需求的重要性依次形成一个或多个策略，每个策略由频率、覆盖区和极化方式三元素构成；
第二步，确定待选弧段中的特殊轨位，进而确定与所述特殊轨位相关联的最有可能获得的资源
确定特殊轨位时，需采用如下原则将本国的规划频段卫星网络轨位设定为最有可能获得的资源；特殊轨位为一个或多个，是由第一步当中所确定的待选弧段内的卫星网络申报信息而确定的，所述申报信息定期由国际电信联盟发布；
第三步，依据在轨卫星信息和国际电信联盟发布的卫星网络申报信息，按照轨位隔离的原则选出若干待选轨位；所述轨位隔离原则是对于任一频率资源需求，在待选弧段内确定与该频率资源需求相一致的若干不可用轨位，所述不可用轨位是与该频率资源需求相同的卫星网络、在轨卫星或其他国家规划频段卫星网络的轨位，将各不可用轨位之间的中间点确定为待选轨位；
第四步，按照第一步中确定好的策略分别对所有待选轨位计算分值，如果存在多个策略，则进行多次分值计算；
第五步，依据第四步中的分值计算结果，利用灰色关联度法对所有的待选轨位进行量化排序，根据量化排序结果选出最优轨位。
所述第四步中的分值计算的方法是对于任一策略，确定待选轨位与其最近的不可用轨位之间的距离，将此距离值直接记为分值。
本发明与现有的技术方法相比的有益效果是
(1)现有的载干比评估方法衡量的是两个卫星链路载波之间的干扰程度，如果进行两个卫星网络之间的评估，需要计算每个载波之间的载干比，而卫星网络有多个波束，每个波束又有多个载波，重叠频段的载波需排列组合进行两两之间的计算，计算量非常巨大。 如果计算一定弧段内的卫星网络兼容性，则需在每两个卫星网络之间重复进行上述过程。 相对于载干比评估方法，本发明所涉及的参数数量较少，只需要轨位、覆盖区、频率、极化四个参数，就可对卫星网络之间的兼容性进行评估，从而确定最优轨位。本发明的方法也较为简洁，评估的对象是卫星网络，而不是载波，因此，成倍地减小了计算量。
(2)本发明采用了灰色关联度法进行地球静止轨道卫星轨位的量化排序，解决了卫星轨位确定过程中多目标的选优问题。现有技术仅仅可以对单一频段条件下在一定的弧段中进行卫星轨位选优，当出现多个频段的频率资源需求时，难以进行对轨位进行确定和评估。
(3)本发明可将现有技术的主观确定替换为遵循标准方法的客观确定。现有技术主要凭借卫星系统方案设计者对地球静止轨道中卫星网络信息和在轨卫星信息的综合分析，选择卫星较为稀疏的轨位作为最优轨位。这种方法依赖主观经验，未形成统一的标准， 不同的设计者会确定不同的轨位，缺乏客观性。本发明的方法可用量化的手段，保证了方法上的一致性，从而确保了客观性。
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
在以上定义的基础上，本发明按以下步骤实现，如图1所示
第一步，确定待选弧段和频率资源需求；其中待选弧段是卫星网络申报中地球静止轨道的弧段范围，必须大于0°，小于或等于360°。频率资源需求是包含频率参数在内的一组频率应用方式，包含频率、覆盖区、极化方式三个参数；其中，频率参数需给出上下限(频率范围)；覆盖区参数应将地图上的特定国家或地区以文字的形式进行描述，例如 东亚、中国、非洲等等，该参数也可是某些地区的组合，例如中东北非(MENA，Middle East and North Africa)。
可确定一种以上的频率资源需求，并按照频率资源需求的重要性依次形成一个或多个策略，每个策略由三元素构成，设共有η个策略，即
策略1 = {频率1 ；覆盖区1 ；极化方式1}
...
策略η ={频率η ；覆盖区η ；极化方式η}
第二步，确定待选弧段中的特殊轨位，特殊轨位可以是一个或多个。查阅国际电信联盟发布的《无线电规则》附录30、附录30Α、附录30Β，在第一步中所确定的待选弧段内，确定本国的规划频段卫星网络轨位，并将其设定为最有可能获得的资源；
第三步，以在轨卫星信息和国际电信联盟发布的卫星网络申报信息为背景信息， 如表1所示，在轨卫星信息(设共用η1个频率资源需求)至少包括如下条目
表1在轨卫星信息必要条目
卫星名称轨位所属国家/组织
权利要求
1.一种地球静止轨道卫星轨位确定方法，其特征在于步骤如下 第一步，确定卫星的待选弧段和频率资源需求所述待选弧段是指地球静止轨道的弧段范围，所述频率资源需求是指包含频率参数在内的一组频率应用方式，包含频率、覆盖区和极化方式三个参数；可确定一种以上的频率资源需求，并按照频率资源需求的重要性依次形成一个或多个策略，每个策略由频率、覆盖区和极化方式三元素构成；第二步，确定待选弧段中的特殊轨位，进而确定与所述特殊轨位相关联的最有可能获得的资源确定特殊轨位时，需采用如下原则将本国的规划频段卫星网络轨位设定为最有可能获得的资源，将其他国的规划频段卫星网络轨位设定为最不可能获得的资源；特殊轨位为一个或多个，是由第一步当中所确定的待选弧段内的卫星网络申报信息而确定的，所述申报信息定期由国际电信联盟发布；第三步，依据在轨卫星信息和国际电信联盟发布的卫星网络申报信息，按照轨位隔离的原则选出若干待选轨位；所述轨位隔离原则是对于任一频率资源需求，在待选弧段内确定与该频率资源需求相一致的若干不可用轨位，所述不可用轨位是与该频率资源需求相同的卫星网络、在轨卫星或其他国家规划频段卫星网络的轨位，将各不可用轨位之间的中间点确定为待选轨位；第四步，按照第一步中确定好的策略分别对所有待选轨位计算分值，如果存在多个策略，则进行多次分值计算；第五步，依据第四步中的分值计算结果，利用灰色关联度法对所有的待选轨位进行量化排序，根据量化排序结果选出最优轨位。
2.根据权利要求1所述的一种地球静止轨道卫星轨位确定方法，其特征在于所述第一步待选弧段大于0°，小于或等于360°。
3.根据权利要求1所述的一种地球静止轨道卫星轨位确定方法，其特征在于所述第四步中的分值计算的方法是对于任一策略，确定待选轨位与其最近的不可用轨位之间的距离，将此距离值直接记为分值。
全文摘要
一种地球静止轨道卫星轨位确定方法，确定卫星的待选弧段和频率资源需求，可输入一种以上的频率资源需求，并按照频率资源需求的重要性依次形成一个或多个策略；确定待选弧段中的特殊轨位，进而确定与此类轨位相关联的最有可能获得的频率资源；依据现有的卫星网络信息和在轨卫星信息，按照轨位隔离的原则选出若干待选轨位，在此步骤中，需考虑特殊轨位所带来的影响；按照确定好的策略分别对所有待选轨位计算分值；利用灰色关联度法对所有的待选轨位进行量化排序，根据量化排序结果选出最优轨位。本发明可有效地在多目标条件下确定卫星系统的最优轨位，实现拟申报卫星网络与已有卫星网络的最大兼容性和完成协调的最大可行性。
文档编号H04B7/185GK102523032SQ201110412289
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者李萌 申请人:中国空间技术研究院