具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

为满足国际电信联盟规则中对高轨通信系统干扰规避的要求，需要采取干扰规避措施，使得用户终端与低轨卫星的连线、用户终端与高轨卫星连线所形成的夹角小于高低轨卫星通信系统辐射特性确定的最小隔离角要求(以下简称为满足最小隔离角要求)，以减轻低轨卫星系统对高轨通信卫星系统的干扰。最小隔离角的示意图如图1所示。

发明人对干扰规避措施进行了研究。一方面，可以通过关闭终端与低轨卫星连线、终端与高轨卫星连线夹角小于最小隔离角的低轨卫星，来避免两系统间的频率干扰。图2示出了关闭不满足最小隔离角要求的低轨卫星的示意图。这种措施使得各轨道面卫星运行至赤道上空时均需要关机，导致以赤道为中心的带状区域内无法实现业务覆盖。另一方面，还可以在卫星运行至赤道附近时，通过南北两侧卫星逐渐倾斜，使得地面覆盖区域向赤道方向移动，从而在关闭赤道上方一颗卫星的情况下仍然保持完整覆盖。这种措施虽然能够实现业务全球覆盖，但是由于低轨卫星运行周期较短，每运行一周需要进行两次卫星倾斜翻转，在寿命周期内将进行数万次倾斜，对卫星结构机构强度要求较高，特别是当太阳能帆板转动惯量较大时，可能会造成帆板支撑机构金属疲劳。

有鉴于此，发明人提供了一种波束控制方法，既能够实现波束和业务对地面的连续覆盖，又能够减少卫星空间运动复杂度降低卫星故障率。

首先描述本公开波束控制方法的一些实施例。

在一些实施例中，低轨卫星对发射波束进行开关控制。其中，被开启的发射波束的发射方向为第一方向，高轨卫星向被开启的发射波束所覆盖用户终端发射信号的方向为第二方向，第一方向与第二方向之间的夹角大于低轨卫星与高轨卫星的最小隔离角。

在一些实施例中，被关闭的发射波束的发射方向为第三方向，高轨卫星向被关闭的发射波束所对应用户终端发射信号的方向为第四方向，第三方向与第四方向之间的夹角不大于低轨卫星与高轨卫星的最小隔离角。

上述实施例中，低轨卫星具备诸如天线的信号发射装置，该信号发射装置可向地面发射若干个通信波束。低轨卫星在不位于赤道附近的情况下(简称为一般情况)，仅开启以卫星星下点为中心两侧的部分波束，而信号发射装置可形成的发射波束数量总数可以为一般状态下开启波束数量的两倍以上。

在一些实施例中，低轨卫星对发射波束进行开关控制包括：低轨卫星向赤道平面运动过程中，从距离赤道平面最远的波束开始依次关闭波束，直至所有波束全部被关闭；从与被开启的发射波束相邻且靠近赤道平面的波束开始依次开启波束，直至距离赤道平面最近的波束被开启。

在向赤道平面运动过程中，根据最小隔离角要求，依次关闭距离赤道平面最远、不满足隔离角要求的波束，同时开启与已开启波束相邻、最靠近赤道平面的波束。如此往复，直至靠近赤道平面一侧波束全部开启。此时，位于已开启且最远离赤道平面的波束满足最小隔离角要求。

在一些实施例中，低轨卫星对发射波束进行开关控制还包括：低轨卫星关闭越过赤道平面的波束。

在继续向赤道平面运动过程中，继续关闭不满足最小隔离角要求的波束，同时逐渐关闭越过赤道平面的波束。如此往复，直至所有波束全部关闭。此时，同轨道面内向赤道平面运动的卫星中，距离赤道平面次远的卫星，恰好能够确保波束对地面的连续覆盖。

在一些实施例中，低轨卫星对发射波束进行开关控制还包括：低轨卫星远离赤道平面运动过程中，从距离赤道平面最近的波束开始依次开启波束，直至被开启的发射波束的数量达到预设值。

在一些实施例中，低轨卫星对发射波束进行开关控制还包括：低轨卫星远离赤道平面运动过程中，被开启的发射波束的数量达到预设值后，从距离赤道平面最近的波束开始依次关闭波束，同时从与被开启的发射波束相邻且远离赤道平面的波束开始依次开启波束，直至被开启的发射波束相对于低轨卫星与地心的连线对称。

卫星越过赤道平面后，与向赤道平面运动的波束开关控制过程相逆。例如，首先逐步打开相对应波束，待打开波束数量达到总波束数量一半以后，逐步关闭最靠近赤道平面的波束，同时打开与已开启波束紧邻、最远离赤道平面的波束，直至恢复至一般状态。

上述实施例增加了低轨卫星可开启的发射波束，通过低轨卫星对发射波束的开关控制，能够调整低轨卫星的波束覆盖区域，使得低轨卫星越过赤道平面的整个过程中，始终保持其开启的发射波束满足最小隔离角要求，从而减轻低轨卫星通信系统与高轨卫星通信系统之间的干扰。同时，各个低轨卫星之间冗余覆盖，以确保满足低轨卫星系统对地面连续覆盖的要求。

下面介绍本公开波束控制方法的一些具体的应用例。

在这些应用例中，低轨卫星沿近极地轨道运行，其信号发射装置最多可在地面形成32个波束覆盖区域。图3示出了低轨卫星发射波束的示意图。低轨卫星可同时开启16个波束，其波束自卫星飞行方向最远处至飞行方向后方最远处分别编号为1-32。在一般情况下，开启波束9-24。

图4示出了低轨卫星由北向南飞行时的波束控制过程。本领域记述人员应理解，在低轨卫星由南向北飞行时，其波束控制方法做对应的改变。

低轨卫星在北半球某起始位置处，其第24号波束(注：以星下点为中心南北各8个波束为开启波束，24号为最北侧开启波束)覆盖区域内，终端、低轨卫星和高轨卫星之间满足最小隔离角度要求。

卫星继续沿轨道向南飞行，根据卫星轨道特性和发射波束特性，可以唯一的计算出卫星位置1，在该位置以南，卫星第24号波束将不满足隔离角度要求。在卫星运行至该位置时，关闭其第24号波束，并同时开启第8号波束。依次类推，可分别计算出卫星位置2-8，分别对应关闭波束23至17，同时分别开启波束7至1。

此时，该卫星1号波束应恰好位于赤道。在此之后，波束7至1将会逐渐不满足最小隔离角要求，需要依次关闭。与此同时，考虑到越过赤道的波束覆盖区域已由赤道南侧的低轨卫星覆盖，亦需逐次关闭。

应当注意到，在此过程中，与其位于同一轨道面内、北侧相邻的卫星也对应开始波束控制工作，且两卫星之间冗余覆盖区域可以确保连续覆盖。

在卫星所有发射波束关闭后，其沿轨道飞越赤道平面。越过赤道平面后，与赤道北侧关闭策略相反，按隔离角要求逐渐开启波束，直至恢复一般情况，开启9-24号波束。

根据本公开实施例的又一个方面，提供了一种低轨卫星，被配置为对发射波束进行开关控制；其中，被开启的发射波束的发射方向为第一方向，高轨卫星向被开启的发射波束所覆盖用户终端发射信号的方向为第二方向，第一方向与第二方向之间的夹角大于低轨卫星与高轨卫星的最小隔离角。

在一些实施例中，被关闭的发射波束的发射方向为第三方向，高轨卫星向被关闭的发射波束所对应用户终端发射信号的方向为第四方向，第三方向与第四方向之间的夹角不大于低轨卫星与高轨卫星的最小隔离角。

在一些实施例中，低轨卫星被配置为：向赤道平面运动过程中，从距离赤道平面最远的波束开始依次关闭波束，直至所有波束全部被关闭；从与被开启的发射波束相邻且靠近赤道平面的波束开始依次开启波束，直至距离赤道平面最近的波束被开启。

在一些实施例中，低轨卫星还被配置为：远离赤道平面运动过程中，从距离赤道平面最近的波束开始依次开启波束，直至被开启的发射波束的数量达到预设值。

在一些实施例中，低轨卫星还被配置为：远离赤道平面运动过程中，被开启的发射波束的数量达到预设值后，从距离赤道平面最近的波束开始依次关闭波束，同时从与被开启的发射波束相邻且远离赤道平面的波束开始依次开启波束，直至被开启的发射波束相对于低轨卫星与地心的连线对称。

在一些实施例中，低轨卫星还被配置为：关闭越过赤道平面的波束。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种低轨卫星系统，包括多个前述的低轨卫星。

在一些实施例中，多个低轨卫星开启的波束连续覆盖地面上的用户终端。

下面结合图5描述本公开低轨卫星的一些实施例。

图5示出了本公开一些实施例的低轨卫星的结构示意图。如图5所示，该实施例的波束控制装置50包括：存储器510以及耦接至该存储器510的处理器520，处理器520被配置为基于存储在存储器510中的指令，执行前述任意一些实施例中的波束控制方法。

其中，存储器510例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。

波束控制装置50还可以包括输入输出接口530、网络接口540、存储接口550等。这些接口530、540、550以及存储器510和处理器520之间例如可以通过总线560连接。其中，输入输出接口530为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口540为各种联网设备提供连接接口。存储接口550为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。

本公开还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现前述任意一些实施例中的波束控制方法。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。