GEO‑LEO卫星网络信道分配方法组成比例

本发明专利技术实施例提供一种GEO‑LEO卫星网络信道分配方法。本发明专利技术方法，包括：GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求；所述GEO卫星判断所述LEO卫星的优先级是否为紧急卫星，若是，则优先将信道分配给所述LEO卫星；若否，则将信道分配给所述LEO卫星与正处于通信状态的LEO卫星之间高优先级的LEO卫星。解决了现有技术中的GEO‑LEO卫星网络信道分配存在有信道资源的利用率低的问题，本发明专利技术的方法不仅提高了卫星系统资源的利用率，而且保证了重要数据的实时传输。

【技术实现步骤摘要】
GEO-LEO卫星网络信道分配方法
本专利技术实施例涉及卫星通信领域，尤其涉及一种GEO-LEO卫星网络信道分配方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，卫星通信覆盖范围越来越广，不受地理条件限制。在民用通信方面，是其它通信手段所不能比拟的。目前，卫星电视、广播、远程监控、视频会议等应用越来越广泛。尤其是应急通信方面，卫星通信有着地面通信所不能及的优势。无论是在城市、乡村、山区、还是沙漠，都可以实现卫星通信。LEO卫星具有研发周期短、发射成本低、传输时延小等特点，在气象、水文、地质灾害、科学试验等方面得到了越来越广泛的应用。尤其在抢险救灾中，由于卫星覆盖范围广，不受地面基础设施的限制，当发生强烈自然灾害、其他地面通信设施遭到破坏时，卫星通信是十分必要的一种通信手段，能够及时将灾情传达给指挥中心，便于救援工作展开。由于LEO卫星轨道低，与地面站的可通时间较短，当卫星与地面站不可视时，大量数据只能在卫星上暂存，时效性差，而且大量的存储设备使星上的载荷能力减弱。为了降低数据传输时延以及对LEO卫星存储能力的要求，当LEO卫星与地面站不可视时将通过GEO卫星转发其数据。然而，GEO卫星转发器的数量有限，当多颗LEO卫星同时需要转发数据时，需要设计合理的GEO卫星信道分配方法。现有技术中的GEO-LEO卫星网络信道分配，存在有信道资源的利用率低的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种GEO-LEO卫星网络信道分配方法，以克服现有技术中的GEO-LEO卫星通信的信道资源利用率过低的问题。本专利技术实施例提供一种GEO-LEO卫星网络信道分配方法，包括：GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求；所述GEO卫星判断所述LEO卫星的优先级是否为紧急卫星，若是，则优先将信道分配给所述LEO卫星；若否，则将信道分配给所述LEO卫星与正处于通信状态的LEO卫星之间高优先级的LEO卫星。进一步地，所述GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求之后，还包括：GEO卫星根据LEO卫星通信信道质量、LEO卫星剩余的可通信时间、填满剩余存储空间所需的时间和LEO卫星任务级别确定LEO卫星的优先级为紧急卫星或者非紧急卫星。进一步地，所述LEO卫星的优先级采用公式计算，其中，所述li取值所述Pei为LEOi卫星与GEO卫星通信信道的误码率，所述Pey为系统允许的误码率门限阈值，所述tsmax是所有LEO卫星中需要填满剩余存储空间的最长时间；所述tvmax是所有LEO卫星与GEO卫星的最长可通时间；所述tiv是第i颗LEO卫星与GEO卫星的剩余可通时间；所述tis为填满LEO卫星剩余存储空间所需时间，所述pirti为卫星任务级别，值为1表示该卫星为紧急卫星，值为0表示该卫星为非紧急卫星，所述α、β、γ是三个参量的权值，为了实时响应紧急卫星的请求，权值设置时要求γ≥α+β，即紧急卫星优先级最高。进一步地，所述则将信道分配给所述LEO卫星与正处于通信状态的LEO卫星之间高优先级的LEO卫星，包括：GEO卫星判断LEO卫星的优先级是否高于第一优先级阈值，若是，且所述LEO卫星的优先级与正在通信的LEO卫星的最低优先级的差值大于第二优先级阈值时，则允许所述LEO卫星抢占信道，若否，则不允许所述LEO卫星抢占信道。进一步地，所述LEO卫星抢占概率表示为公式Ppr＝P(pirC>δ1∩(pirC-pirmin)>δ2)(2)其中，所述pirc是呼叫卫星的优先级；所述pirmin是正在通信的LEO卫星的最低优先级，所述δ1为第一优先级阈值，所述δ2为第二优先级阈值。进一步地，GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求之前，还包括：LEO卫星判断归一化存储量是否大于呼叫阈值，若是，则向GEO卫星发起呼叫，若否，所述LEO卫星继续采集数据，所述归一化存储量为所述LEO卫星当前数据存储量与存储容量的比值。进一步地，所述LEO卫星的呼叫概率表示为公式Pc＝P(Mc>δ3|卫星可通)(3)其中，所述Mc是LEO卫星归一化存储量，所述δ3为呼叫阈值。本专利技术实施例GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求，并根据LEO卫星的优先级为其分配信道，解决了现有技术中的GEO-LEO卫星网络信道分配存在有信道资源的利用率低的问题，本专利技术的方法不仅提高了卫星系统资源的利用率，而且保证了重要数据的实时传输。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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他的附图。图1为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法流程图；图2为本专利技术GEO-LEO卫星网络结构示意图；图3为本专利技术GEO-LEO卫星网络中LEO可视状态示意图；图4为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法另一流程图；图5为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法另一流程图；图6为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法仿真中LEO卫星数据累计丢失量示意图；图7为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法仿真中LEO卫星有效传输数据量示意图；图8为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法仿真中卫星信道利用率比较示意图；图9是本专利技术两种方法下LEO卫星与GEO卫星通信信道利用率的关系比较。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术GEO-LEO卫星网络信道分配方法流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：步骤101、GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求；步骤102、所述GEO卫星判断所述LEO卫星的优先级是否为紧急卫星，若是，则优先将信道分配给所述LEO卫星；若否，则将信道分配给所述LEO卫星与正处于通信状态的LEO卫星之间高优先级的LEO卫星。进一步地，所述GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求之后，还包括：GEO卫星根据LEO卫星通信信道质量、LEO卫星剩余的可通信时间、填满剩余存储空间所需的时间和LEO卫星任务级别确定LEO卫星的优先级为紧急卫星或者非紧急卫星。具体来说，GEO-LEO卫星通信中，由于LEO卫星轨道较高，高度约为1km。从而LEO卫星在两颗GEO卫星覆盖区内存在“盲区”，即存在不被GEO卫星覆盖的区域。因此，GEO-LEO卫星通信信道分配方法中无法采用信道预留方式。卫星通信中，星间距离较远、传输损耗较大和易受太阳辐射等影响，导致卫星通信信道质量差，误码率较高。本专利技术提出了基于信道质量的综合加权信道分配(ComprehensiveWeightedChannelAllocationbasedonChannelQuality，以下简称CWCA-CQ)方法。图2为本专利技术GEO-LEO卫星网络结构示意图，GEO-LEO卫星通信中，n颗LEO卫星的数据经GEO卫星转发时，卫星通信中当某信道质量超过系统允许的信道质量要求时，该信道不可用，否则，既占用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GEO‑LEO卫星网络信道分配方法，其特征在于，包括：GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求；所述GEO卫星判断所述LEO卫星的优先级是否为紧急卫星，若是，则优先将信道分配给所述LEO卫星；若否，则将信道分配给所述LEO卫星与正处于通信状态的LEO卫星之间高优先级的LEO卫星。

【技术特征摘要】
1.一种GEO-LEO卫星网络信道分配方法，其特征在于，包括：GEO卫星接收LEO卫星的呼叫请求；所述GEO卫星根据LEO卫星通信信道质量、LEO卫星剩余的可通信时间、填满剩余存储空间所需的时间和LEO卫星任务级别确定LEO卫星的优先级为紧急卫星或者非紧急卫星；所述GEO卫星判断所述LEO卫星的优先级是否为紧急卫星，若是，则优先将信道分配给所述LEO卫星；若否，则将信道分配给所述LEO卫星与正处于通信状态的LEO卫星之间高优先级的LEO卫星；所述LEO卫星的优先级采用公式计算，其中，所述li取值i＝1,2,…n；所述Pei为LEOi卫星与GEO卫星通信信道的误码率，所述Pey为系统允许的误码率门限阈值，所述tsmax是所有LEO卫星中需要填满剩余存储空间的最长时间；所述tvmax是所有LEO卫星与GEO卫星的最长可通时间；所述tiv是第i颗LEO卫星与GEO卫星的剩余可通时间；所述tis为填满LEO卫星剩余存储空间所需时间，所述pirti为卫星任务级别，值为1表示该卫星为紧急卫星，值为0表示该卫星为非紧急卫星，所述α、β、γ是...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡睿妍，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21