一种卫星跳波束优化方法、装置及卫星载荷设备与流程

本技术涉及卫星通信领域，尤其涉及一种卫星跳波束优化方法、装置及卫星载荷设备。

背景技术：

1、现有卫星通信领域中，存在大量终端设备定期上报数据的场景，为了进行资源调配，通常采用波束跳扫机制以支持多个地区的终端设备接入进行通信。跳波束的关键思想是利用时间分片技术，使覆盖较小范围的波束轮询多个波位，波束按需工作，因此资源分配更加灵活。

2、针对波束跳扫机制中多终端的传输公平性问题，现有技术中主要是根据资源需求、环境干扰以及频率干扰等因素进行不同波位接入策略的调整。已有调整方案仅适用于卫星与地面相对固定的场景，例如同步轨道卫星(geosynchronous satellite,geo)。

技术实现思路

1、本技术用于解决现有跳波束优化方案仅考虑了资源需求、环境干扰以及频率干扰等因素，并未考虑卫星本身相对于地面的移动引起的影响，不适用于低轨卫星通信，进而导致低轨卫星在物联网跳波束传输场景中存在传输不公平及降低整体传输效率的问题。

2、为了解决上述技术问题，本技术第一方面提供一种卫星跳波束优化装置，包括：

3、第一处理单元，所述第一处理单元被配置为执行如下操作：

4、确定星下覆盖范围内的多个区域及各区域的对星可见时间；

5、根据各区域的对星可见时间，确定各区域的跳波束时隙；以及

6、根据终端设备的卫星接入请求及终端设备所在区域的跳波束时隙，确定波束跳扫策略。

7、作为本技术进一步实施例中，确定星下覆盖范围内的多个区域及各区域的对星可见时间，包括：

8、基于卫星移动方向，对星下覆盖范围进行区域划分，得到多个区域；

9、根据星下覆盖范围沿卫星移动方向的最大长度以及各区域沿卫星移动方向的长度，计算各区域的对星可见时间。

10、作为本技术进一步实施例中，确定星下覆盖范围内的多个区域及各区域的对星可见时间，包括：

11、根据星下覆盖范围内的波位，确定多个区域；

12、根据波位的对星可见时间，确定区域的对星可见时间。

13、作为本技术进一步实施例中，所述第一处理单元得到多个区域之后还包括：

14、根据各区域的对星可见时间，对所述多个区域进行聚类。

15、作为本技术进一步实施例中，根据各区域的对星可见时间，确定各区域的跳波束时隙，包括：

16、根据各区域的对星可见时间，对各区域的跳波束时隙进行非均匀分配。

17、作为本技术进一步实施例中，根据各区域的对星可见时间，对各区域的跳波束时隙进行非均匀分配，包括：

18、从各区域的对星可见时间中，确定最大对星可见时间；

19、根据单时隙传输时间、最大对星可见时间及各区域的对星可见时间，计算各区域的跳波束时隙，其中，各区域的跳波束时隙与各区域的对星时间成反比。

20、作为本技术进一步实施例中，根据单时隙传输时间、最大对星可见时间及各区域的对星可见时间，计算各区域的跳波束时隙，包括：

21、利用如下公式计算各区域的跳波束时隙：

22、

23、其中，tni为区域ni的跳波束时隙，t0为单时隙传输时间，tmax为最大对星可见时间，tni为区域ni的对星可见时间。

24、作为本技术进一步实施例中，根据终端设备的卫星接入请求及终端设备所在区域的跳波束时隙，确定波束跳扫策略，包括：

25、从终端设备的卫星接入请求中提取终端设备位置；

26、根据所述终端设备位置，确定目标波位及目标区域；

27、根据所述目标区域的跳波束时隙，对目标波位进行资源分配得到资源分配结果，其中，所述资源分配结果包括多个轮询区间及各轮询区间中各波位的跳波束时隙及轮询顺序。

28、作为本技术进一步实施例中，还包括：

29、第二处理单元，所述第二处理单元被配置为执行如下操作：

30、判断资源分配结果中是否存在跳波束时隙间隔大于最大保持时间的波位，若是，则确定资源分配结果中的第一波位，其中，第一波位的跳波束时隙大于单位时隙；

31、对第一波位的跳波束时隙进行拆分；

32、融合未拆分波位的跳波束时隙及第一波位拆分后的跳波束时隙，以使各波位的跳波束时隙间隔小于最大保持时间。

33、作为本技术进一步实施例中，还包括：

34、第三处理单元，所述第三处理单元被配置为执行如下操作：

35、判断一个轮询区间范围内同一波位的时隙量是否大于该波位的跳波束时隙，若是，则调整资源分配结果。

36、本技术第二方面提供一种卫星跳波束优化方法，包括：

37、确定星下覆盖范围内的多个区域及各区域的对星可见时间；

38、根据各区域的对星可见时间，确定各区域的跳波束时隙；以及

39、根据终端设备的卫星接入请求及终端设备所在区域的跳波束时隙，确定波束跳扫策略。

40、作为本技术进一步实施例中，根据终端设备的卫星接入请求及终端设备所在区域的跳波束时隙，确定波束跳扫策略，包括：

41、从终端设备的卫星接入请求中提取终端设备位置；

42、根据所述终端设备位置，确定目标波位及目标区域；

43、根据所述目标区域的跳波束时隙，对目标波位进行资源分配得到资源分配结果，其中，所述资源分配结果包括多个轮询区间及各轮询区间中各波位的跳波束时隙及轮询顺序。

44、作为本技术进一步实施例中，根据所述目标区域的跳波束时隙，对目标波位进行资源分配后还包括：

45、判断资源分配结果中是否存在跳波束时隙间隔大于最大保持时间的波位，若是，则确定资源分配结果中的第一波位，其中，第一波位的跳波束时隙大于预设阈值；

46、对第一波位的跳波束时隙进行拆分；

47、融合未拆分波位的跳波束时隙及第一波位拆分后的跳波束时隙，以使各波位的跳波束时隙间隔小于最大保持时间。

48、作为本技术进一步实施例中，还包括：

49、判断一个轮询区间范围内同一波位的时隙量是否大于该波位的跳波束时隙，若是，则调整资源分配结果。

50、本技术第四方面提供一种卫星载荷设备，包括：

51、第一计算单元，所述第一计算单元用于确定星下覆盖范围内的多个区域及各区域的对星可见时间；

52、第二计算单元，所述第二计算单元用于根据各区域的对星可见时间，确定各区域的跳波束时隙；以及

53、处理单元，所述处理单元用于根据终端设备的卫星接入请求及终端设备所在区域的跳波束时隙，确定波束跳扫策略。

54、本技术第五方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一实施例所述的方法。

55、本技术第六方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被计算机设备的处理器执行时实现前述任一实施例所述的方法。

56、本技术第七方面提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，其中，所述计算机程序被计算机设备的处理器执行时实现前述任一实施例所述的方法。

57、本技术提供的卫星跳波束优化方法、装置及卫星载荷设备，通过确定星下覆盖范围内的多个区域及各区域的对星可见时间；根据各区域的对星可见时间，确定各区域的跳波束时隙(即按照对星可见时间越短，分配的跳波束时隙越长的原则)；根据终端设备的卫星接入请求及终端设备所在区域的跳波束时隙，确定波束跳扫策略，能够解决由于未考虑星下覆盖范围终端对星可见时间的差异，导致位于不同波位终端传输时间的不公平的问题，基于波束的移动性，实现区域的非均匀的时隙分配，保证各区域中设备(尤其是物联网节点)数据传输有效时间一致，能够定期向卫星上报监测数据，提升了在低轨卫星物联网跳波束传输场景下，终端设备的传输公平性。

58、为让本技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。