一种星间链路构建方法及系统与流程

1.本发明涉及通信技术领域，特别是星间链路构建方法。


背景技术：

2.在低轨卫星通信系统中，往往通过配置星间链路实现卫星之间的互联通信，实现用户业务数据跨区域传输。即在卫星星座中，一颗卫星需要与同轨运行的两颗卫星，以及东西相邻轨道的两颗卫星建立星间通信链路(简称星间链路)。运行同一轨道上的卫星间建立的星间链路称为同轨星间链路；运行在不同轨道上的卫星间建立的星间链路称为异轨星间链路。
3.为了降低天线功耗、提高信息传输速率，星间链路通常采用点波束实现卫星间点对点通信。以微波通信为例，同轨运行卫星由于相对位置较固定，通信天线可采用固定安装方式，通过卫星姿态控制精度保证波束精准指向建立星间链路。异轨运行卫星由于两星之间的方位角(偏航角、俯仰角)存在较大幅度的变化，需要在俯仰、偏航方向通过波束扫描实现点波束双向精准指向建立星间链路，波束扫描可采用机械扫描、电扫描，或两者相结合的方式实现。
4.卫星异轨星间链路建立和保持的常规方法是：卫星通过地面引导建立星间链路后，地面以固定时间周期向卫星上注本卫星、左右相邻卫星的精确轨道参数，本星通过预置算法进行三颗卫星轨道数据递推，以此计算每隔一段时间的波束指向角度，星上控制天线波束到达指定角度位置，与相邻卫星建立星间链路。这种方式需要地面以较短的周期定期上注精确轨道参数，用于纠正星上轨道递推产生的偏差，对地面测控依赖程度高。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述和/或现有的一种星间链路构建方法中存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明所要解决的问题在于如何一种提供星间链路构建方法。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：星间链路构建方法，其包括，
9.确定待构建的星间链路的轨道类型；
10.对于同轨星间链路的每一条星轨进行按顺序同轨连接处理；
11.对于异轨星间链路的所有轨道的所有卫星进行按顺序异轨处理；
12.根据同轨星间链路和异轨星间链路的构建过程，完成星间链路构建。
13.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述按顺序同轨连接处理是对于同轨星间链路的每一条星轨，对每一条同轨星间链路中所有卫星执行以下步骤，
14.从轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的前向星间链路口与下一颗卫星连接，
直至完成当前轨道的最后一颗卫星与上一颗卫星的前向星间链路口之间的连接。
15.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述按顺序异轨处理是对于异轨星间链路的所有轨道的所有卫星，从第一条轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的右向星间链路口连接至相邻的第二条轨道的第一颗卫星，并将第二条轨道的左向星间链路连接至第一条轨道的第一颗星，直至完成所有异轨轨道的所有卫星的连接。
16.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述完成星间链路构建之后，对星间链路的路由信息进行计算；
17.所述星间链路计算方式是
18.从所述星间链路中找到所有能够跟信关站通信的目标卫星；
19.分别确定所述目标卫星的后向星间链路、前向星间链路、右向星间链路、左向星间链路所连接的卫星，计算所述目标卫星与各个连接的卫星之间的跳数；
20.根据所述跳数，确定每一颗卫星在星间链路的出口；
21.根据从所述星间链路的出口到达相连的卫星之间的距离和时延，计算得到各个卫星到达信关站的距离和时延。
22.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述后向星间链路是确定所述目标卫星的后向星间链路所连接的卫星，计算所述目标卫星与各个连接的卫星之间的跳数这一步骤，包括
23.对于所有与目标卫星的后向星间链路存在连接的卫星，找到所述目标卫星的后向星间链路连接的候选卫星，当所述候选卫星没有与信关站连接时，将所述目标卫星与候选卫星之间的跳数加一，直至完成对所有卫星的遍历，得到目标卫星与所有卫星之间的跳数。
24.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中所述根据从星间链路的出口到达相连的卫星之间的距离和时延，计算得到各个卫星到达信关站的距离和时延，包括：
25.对于每一颗目标卫星，获取该目标卫星与各个连接的卫星之间的跳数值最小的跳数；
26.将跳数值最小的跳数对应的端口作为星间链路出口；
27.根据所述星间链路出口，计算星间链路出口到达相连接的卫星之间的距离和时延；
28.所述如果跳数值最小的跳数均为0，则计算星间链路出口到达信关站的距离和时延。
29.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述异轨星间链路的构成方法是
30.从第一条轨道的第一颗星开始，将其右向星间链路口连接第二轨的相同序号星，同时第二轨的左向星间链路连接第一条轨道的第一颗星；
31.对第二轨的相同序号星重复上述步骤，与下一轨道的第一颗星相连；
32.当连接到这种轨道的最后一条轨道的第一颗星时如果轨道间的经度差乘以轨道条数m不等于360，则表示它们之间没有星间链路；
33.当连接到这种轨道的最后一条轨道的第一颗星时如果轨道间的经度差乘以轨道条数m等于360，则表示它们之间拥有星间链路；
34.所述如果轨道间的经度差乘以轨道条数m不等于360，则表示它们之间没有星间链路原因是这两条轨道中卫星的移动方向相反。
35.鉴于上述和/或现有的一种星间链路构建系统中存在的问题，提出了本发明。
36.因此，本发明所要解决的问题在于如何一种提供星间链路构建系统。
37.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：星间链路构建系统，其包括：轨道确认模块，同轨连接模块，异轨连接模块，轨道搭建模块；
38.所述轨道确认模块用于确定待构建的星间链路的轨道类型；
39.所述同轨连接模块用于对于同轨星间链路的每一条星轨，对每一条同轨星间链路中所有卫星执行以下步骤：从轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的前向星间链路口与下一颗卫星连接，直至完成当前轨道的最后一颗卫星与上一颗卫星的前向星间链路口之间的连接；
40.所述异轨连接模块用于对于异轨星间链路的所有轨道的所有卫星，从第一条轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的右向星间链路口连接至相邻的第二条轨道的第一颗卫星，并将第二条轨道的左向星间链路连接至第一条轨道的第一颗星，直至完成所有异轨轨道的所有卫星的连接；
41.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述轨道确认模块中的轨道类型包括同轨与异轨。
42.作为本发明所述星间链路构建方法的一种优选方案，其中：所述轨道搭建模块除了进行轨道搭建工作外，还可以进行轨道数据存储，拥有存储介质存储程序。
43.本发明有益效果为现有技术中卫星异轨星间链路建立和保持的实现方法需要地面以较短的周期定期上注精确轨道参数，用于纠正星上轨道递推产生的偏差，对地面测控依赖程度高，而本发明的方法不需要地面以较短的周期定期上注精确轨道参数，因此能够降低对地面测控依赖程度，对同轨星间链路及异轨星间链路均进行了构成方法的研究，能够降低对地面测控依赖程度，提高数据传输稳定性，提高链路构建效率。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
45.图1为实施例1中星间链路构建方法的流程图。
46.图2为实施例2中星间链路构建系统的结构图。
具体实施方式
47.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
48.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
49.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
50.实施例1
51.参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了星间链路构建方法，星间链路构建方法包括
52.本发明的方法包括以下步骤：
53.确定待构建的星间链路的轨道类型，所述轨道类型包括同轨和异轨；
54.对于同轨星间链路的每一条星轨，对每一条同轨星间链路中所有卫星执行以下步骤：从轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的前向星间链路口与下一颗卫星连接，直至完成当前轨道的最后一颗卫星与上一颗卫星的前向星间链路口之间的连接；
55.对于异轨星间链路的所有轨道的所有卫星，从第一条轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的右向星间链路口连接至相邻的第二条轨道的第一颗卫星，并将第二条轨道的左向星间链路连接至第一条轨道的第一颗星，直至完成所有异轨轨道的所有卫星的连接；
56.根据同轨星间链路和异轨星间链路的构建过程，完成星间链路构建。
57.方法还包括：
58.在完成星间链路构建之后，对星间链路的路由信息进行计算。
59.在完成星间链路构建之后，对星间链路的路由信息进行计算，包括：
60.从所述星间链路中找到所有能够跟信关站通信的目标卫星；
61.分别确定所述目标卫星的后向星间链路、前向星间链路、右向星间链路、左向星间链路所连接的卫星，计算所述目标卫星与各个连接的卫星之间的跳数；
62.根据所述跳数，确定每一颗卫星在星间链路的出口；
63.根据从所述星间链路的出口到达相连的卫星之间的距离和时延，计算得到各个卫星到达信关站的距离和时延。
64.对于后向星间链路，所述确定所述目标卫星的后向星间链路所连接的卫星，计算所述目标卫星与各个连接的卫星之间的跳数这一步骤，包括：
65.对于所有与目标卫星的后向星间链路存在连接的卫星，找到所述目标卫星的后向星间链路连接的候选卫星，当所述候选卫星没有与信关站连接时，将所述目标卫星与候选卫星之间的跳数加一，直至完成对所有卫星的遍历，得到目标卫星与所有卫星之间的跳数。
66.所述根据从所述星间链路的出口到达相连的卫星之间的距离和时延，计算得到各个卫星到达信关站的距离和时延，包括：
67.对于每一颗目标卫星，获取该目标卫星与各个连接的卫星之间的跳数值最小的跳数；
68.将跳数值最小的跳数对应的端口作为星间链路出口；
69.根据所述星间链路出口，计算星间链路出口到达相连接的卫星之间的距离和时延
70.如果跳数值最小的跳数均为0，则计算星间链路出口到达信关站的距离和时延。
71.实施例2
72.参照图2，为本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是星间链路构建系统包括
73.包括轨道确认模块100，同轨连接模块200，异轨连接模块300，轨道搭建模块400；
74.所述轨道确认模块100用于确定待构建的星间链路的轨道类型；
75.同轨连接模块200用于对于同轨星间链路的每一条星轨，对每一条同轨星间链路中所有卫星执行以下步骤：从轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的前向星间链路口与下一颗卫星连接，直至完成当前轨道的最后一颗卫星与上一颗卫星的前向星间链路口之间的连接；
76.异轨连接模块300用于对于异轨星间链路的所有轨道的所有卫星，从第一条轨道的第一颗卫星开始，将第一颗卫星的右向星间链路口连接至相邻的第二条轨道的第一颗卫星，并将第二条轨道的左向星间链路连接至第一条轨道的第一颗星，直至完成所有异轨轨道的所有卫星的连接；
77.轨道搭建模块400用于根据同轨星间链路和异轨星间链路的构建过程，完成星间链路构建，并具有保存功能，用作对于星间链路的存储效果。
78.轨道确认模块100中的轨道类型包括同轨与异轨。
79.轨道搭建模块400除了进行轨道搭建工作外，还可以进行轨道数据存储，拥有存储介质存储程序。
80.实施例3
81.本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：。
82.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
83.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
84.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
85.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件
或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
86.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。