【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于低軌通信衛(wèi)星，尤其涉及一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、低軌衛(wèi)星通常指軌道高度低于2000km的衛(wèi)星。與單顆衛(wèi)星形成的覆蓋區(qū)域相比，多顆衛(wèi)星組網(wǎng)形成的星座顯著增強了系統(tǒng)的覆蓋性能，在信息獲取、分發(fā)方面提高了系統(tǒng)的可用性和靈活性。
2、低軌全球通信衛(wèi)星星座可為全球提供寬帶通信服務(wù)。寬帶通信服務(wù)一般需要隨遇波束和業(yè)務(wù)波束。其中，隨遇波束實現(xiàn)用戶接入信息的發(fā)射和接收，在波束覆蓋范圍內(nèi)進行輪詢掃描；業(yè)務(wù)波束為用戶提供在線保持、尋呼及應(yīng)答、數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)，具有凝視、跳波束兩種工作模式。在凝視工作模式下，某個特定波束可持續(xù)指向用戶所在的經(jīng)緯度位置；在跳波束工作模式下，將衛(wèi)星可覆蓋區(qū)域劃分為若干個小區(qū)，星上多個波束可接力開啟，持續(xù)覆蓋用戶所在的經(jīng)緯度位置。
3、如果一個用戶可同時被多顆衛(wèi)星接入，則認為星座可在用戶所在區(qū)域?qū)崿F(xiàn)多重覆蓋。在有多重覆蓋的情況下，可以利用多重覆蓋的冗余特性優(yōu)化系統(tǒng)性能。衛(wèi)星功率需求的精細分析是衛(wèi)星總體設(shè)計的重要組成部分，衛(wèi)星的功率需求直接決定了衛(wèi)星太陽翼及蓄電池的規(guī)模，影響熱控組件的選取。衛(wèi)星的功率取決于衛(wèi)星的業(yè)務(wù)模式和載荷模塊的設(shè)計。
4、對于衛(wèi)星的業(yè)務(wù)模型，在維持系統(tǒng)通信容量一定的前提下，配置有多波束的衛(wèi)星有兩種波束開關(guān)方法。方法一是在多重覆蓋區(qū)內(nèi)讓每顆衛(wèi)星都開較少的波束；方法二是在多重覆蓋區(qū)內(nèi)讓少數(shù)衛(wèi)星開較多的波束。這兩種方法都可以維持系統(tǒng)通信容量。但是針對特定軌道的特定衛(wèi)星，此時可能準備進入地影，只能采用蓄電池進行供電，
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法和系統(tǒng)，旨在降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)公開了一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，包括：
3、確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗；
4、根據(jù)確定的多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗，確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度；
5、根據(jù)確定的多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度，以最小化多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的蓄電池放電深度差異量為準則，構(gòu)建功耗均衡模型；
6、基于功耗均衡模型，求解得到多重覆蓋星座中各衛(wèi)星在功耗均衡之后的波束集合信息；
7、將求解得到的多重覆蓋星座中各衛(wèi)星在功耗均衡之后的波束集合信息發(fā)送至對應(yīng)衛(wèi)星，衛(wèi)星將功耗均衡之后的波束集合信息中對應(yīng)的波束設(shè)定為業(yè)務(wù)波束，完成多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的功耗均衡。
8、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗，包括：
9、確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的多波束實時總功耗；
10、確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星除多波束負載外其他耗電設(shè)備的實時總功耗；
11、根據(jù)確定的多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的多波束實時總功耗和多重覆蓋星座中各衛(wèi)星除多波束負載外其他耗電設(shè)備的實時總功耗，確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗。
12、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的多波束實時總功耗：
13、
14、其中，xi表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的多波束實時總功耗，ni,beam表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的波束數(shù)量，表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的第m個波束，表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的第m個波束的實時業(yè)務(wù)量，表示由多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的第m個波束的實時業(yè)務(wù)量產(chǎn)生的實時功耗，i＝1,2,...,ns，ns表示多重覆蓋星座中的衛(wèi)星總數(shù)量。
15、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的耗電設(shè)備的實時總功耗：
16、
17、其中，yi表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星除多波束負載外其他耗電設(shè)備的實時總功耗，ni,device表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星除多波束負載外其他耗電設(shè)備的數(shù)量，表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的第n個其他耗電設(shè)備表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的第n個其他耗電設(shè)備的實時功耗。
18、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗：
19、
20、其中，pi表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的實時總功耗。
21、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度：
22、
23、其中，dodi表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度，psai表示多重覆蓋星座中第i顆衛(wèi)星的太陽翼實時充電功率。
24、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，功耗均衡模型表示如下：
25、minmax|dodi-dodj|
26、其中，j＝1,2,...,ns，i≠j。
27、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，基于功耗均衡模型，求解得到多重覆蓋星座中各衛(wèi)星在功耗均衡之后的波束集合信息，包括：
28、確定多重覆蓋星座的衛(wèi)星蓄電池平均放電深度dodaverage：
29、
30、對多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度進行循環(huán)遍歷，得到實時蓄電池放電深度差|dodi-dodj|的序列，并按照從大到小的順序進行排序，得到衛(wèi)星蓄電池排序數(shù)組為{(i1,j1),(i2,j2),(i3,j3)...}；其中，衛(wèi)星蓄電池排序數(shù)組中元素總個數(shù)為np；
31、取衛(wèi)星蓄電池排序數(shù)組中的前1/4個元素，得到其中涉及的待進行波束調(diào)整的衛(wèi)星編號集合cs，集合cs中元素總個數(shù)為ncs；
32、確定集合cs中衛(wèi)星蓄電池放電深度與dodaverage之差：
33、δdodp＝dodp-dodaverage
34、其中，δdodp表示集合cs衛(wèi)星編號為p的衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度dodp與dodaverage之差；p＝1,...,ncs；
35、若則優(yōu)先減少對應(yīng)衛(wèi)星打開波束的數(shù)量；若則優(yōu)先增加對應(yīng)衛(wèi)星打開波束的數(shù)量。
36、在上述用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法中，
37、相應(yīng)的，本專利技術(shù)還公開了一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)系統(tǒng)，包括：
38、第一確定模塊，用于確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗；
39、第二確定模塊，用于根據(jù)確定的多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗，確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度；
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1.一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的多波束實時總功耗：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的耗電設(shè)備的實時總功耗：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時蓄電池放電深度：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，功耗均衡模型表示如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，
10.一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的實時總功耗，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的多波束實時總功耗：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)星的耗電設(shè)備的實時總功耗：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于降低多重覆蓋星座衛(wèi)星功耗的波束開關(guān)方法，其特征在于，通過如下公式確定多重覆蓋星座中各衛(wèi)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林驍雄，侯鳳龍，裴勝偉，齊彧，趙欣，黃智，
申請(專利權(quán))人：中國空間技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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