用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法组成比例

一种用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，其步骤为：S1：选择触发链路重分配的事件；选择基于链路断开事件或基于链路建立事件；S2：选取基于链路断开事件：根据非极区范围内卫星行的数目以及刚退出极区的卫星行所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S3：选取基于链路建立事件：S301：当极区边界纬度值的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角的商为整数时，根据非极区范围内卫星行的数目以及刚退出极区的卫星行所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S302：当不为整数时，也进入不同的链路重分配子流程。本发明专利技术能够提高卫星路由稳定性、提高星间链路的利用率，降低平均端到端延时。

【技术实现步骤摘要】
用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法
本专利技术主要涉及到卫星网络领域，特指一种用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，即利用可快速切换的星间相控阵天线技术，采用单独的快照划分事件(链路断开事件或链路建立事件)，沿着卫星运动方向进行链路重分配的方法。
技术介绍
LEO卫星网络是采用多颗LEO卫星构成结构均匀、运动规则的LEO卫星星座，充分利用卫星的星上处理和星上路由功能，通过星间链路将星座构建为具有路由转发功能的互连网络。卫星系统通常采用较为固定的星间链路分配方式，这也是导致传统快照划分方法所存在缺点的根源。现有的卫星链路分配技术不能有效解决卫星网络的快照路由性能问题，而地面的有线与无线网络链路分配方法也无法直接应用于极轨道星座LEO卫星网络中。由于早期星载天线采用机械转动方式，难于实现大范围、快速的指向变化，当然也无法构建新的星间链路。随着相控阵天线在卫星上大量部署，星间链路分配与重新建立更加容易。当前，已有学者利用动态链路重分配方法来优化卫星网络性能，如自适应链路重分配以调整网络性能，最大化最小剩余容量链路。然而，上述研究均未考虑卫星网络的快照划分问题。因此，针对基于链路重分配机制的极轨道卫星网络快照优化方法进行研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能够提高卫星路由稳定性、提高星间链路的利用率、降低平均端到端延时的用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，其步骤为：S1：选择触发链路重分配的事件；选择基于链路断开事件执行步骤S2，或者选择基于链路建立事件执行步骤S3；S2：选取基于链路断开事件：根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa以及刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S3：选取基于链路建立事件：S301：当极区边界纬度值Lpa的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角ωf的商为整数时，即再根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa以及刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S302：当极区边界纬度值Lpa的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角ωf的商不为整数时，即再根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa以及刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程。作为本专利技术的进一步改进：在所述步骤S2中，根据奇偶性不同分成四个子流程：当NLSnpa为偶数，LSnpa0为奇数时，进入子流程A1；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向分配斜向链路直到该非极区中的最后一个卫星行，因而横向链路数目为0，并且此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为偶数，LSnpa0为偶数时，进入子流程A2；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向分配斜向链路直到该非极区中的最后一个卫星行，因而横向链路数目为0，并且此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为奇数时，进入子流程A3；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为偶数时，进入子流程A4；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始。作为本专利技术的进一步改进：在所述步骤S301中，根据奇偶性不同分成四个子流程：当NLSnpa为偶数，LSnpa0为奇数时，进入子流程B1；从刚退出极区并建立链路的卫星行LSnpa0开始，沿着卫星运动方向分配斜向链路，无横向链路，并且此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为偶数，LSnpa0为偶数时，进入子流程B2；从刚退出极区并建立链路的卫星行LSnpa0开始，沿着卫星运动方向分配斜向链路，无横向链路，并且此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为奇数时，进入子流程B3；从刚退出极区并建立链路的卫星行LSnpa0开始，沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为偶数时，进入子流程B4；从刚退出极区并建立链路的卫星行LSnpa0开始，沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始。作为本专利技术的进一步改进：在所述步骤S302中，根据奇偶性不同分成四个子流程：当NLSnpa为偶数，LSnpa0为奇数时，进入子流程B5；非极区中即将进入极区的一个卫星行将不分配星间链路,剩余链路从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向分配斜向链路直到该非极区中的最后一个卫星行，因而横向链路数目为0，并且此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为偶数，LSnpa0为偶数时，进入子流程B6；非极区中即将进入极区的一个卫星行将不分配星间链路,剩余链路从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向分配斜向链路直到该非极区中的最后一个卫星行，因而横向链路数目为0，并且此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为奇数时，进入子流程B7；非极区中即将进入极区的一个卫星行将不分配星间链路,剩余链路从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为偶数时，进入子流程B8；非极区中即将进入极区的一个卫星行将不分配星间链路,剩余链路从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术针对极轨道卫星网络的结构特性进行了链路设计，较现有的基于链路通断的快照划分和等时间间隔快照划分方法，具有与极区边界纬度值无关的恒定快照持续时间，有利于提高卫星网络路由的稳定性。2、本专利技术针对极轨道卫星网络的结构特性进行了链路设计，较现有的基于链路通断的快照划分和等时间间隔快照划分方法，具有与极区边界纬度值无关的恒定星间链路数目，有利于提高卫星网络路由的稳定性。3、本专利技术针对极轨道卫星网络的结构特性进行了链路设计，对于铱星星座，较现有的基于链路通断的快照划分和等时间间隔快照划分方法，链路重分配方法不仅可以有效延长快照时间，减少快照数目，从而降低星上存储资源需求，同时还可以提高星间链路的利用率，降低平均端到端延时。附图说明图1是本专利技术方法的流程示意图。图2本专利技术方法在具体应用实例中基于链路断开事件的通用链路重分配示意图；其中图(a)～(b)分别对应子流程A1～A4(上升半球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，其特征在于，步骤为：S1：选择触发链路重分配的事件；选择基于链路断开事件执行步骤S2，或者选择基于链路建立事件执行步骤S3；S2：选取基于链路断开事件：根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa以及刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S3：选取基于链路建立事件：S301：当极区边界纬度值Lpa的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角ωf的商为整数时，即即为整数，再根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa以及刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S302：当极区边界纬度值Lpa的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角ωf的商不为整数时，即再根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa以及刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程。

【技术特征摘要】
1.一种用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，其特征在于，步骤为：S1：选择触发链路重分配的事件；选择基于链路断开事件执行步骤S2，或者选择基于链路建立事件执行步骤S3；S2：选取基于链路断开事件：根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa，并且根据刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S3：选取基于链路建立事件：S301：当极区边界纬度值Lpa的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角ωf的商为整数时，即即为整数，再根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa，并且根据刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程；S302：当极区边界纬度值Lpa的二倍与相邻轨道间卫星相位夹角ωf的商不为整数时，即再根据非极区范围内卫星行的数目NLSnpa，并且根据刚退出极区的卫星行LSnpa0所在卫星轨道序号的奇偶性不同，进入不同的链路重分配子流程。2.根据权利要求1所述的用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，其特征在于，在所述步骤S2中，根据奇偶性不同分成四个子流程：当NLSnpa为偶数，LSnpa0为奇数时，进入子流程A1；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向分配斜向链路直到该非极区中的最后一个卫星行，因而横向链路数目为0，并且此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为偶数，LSnpa0为偶数时，进入子流程A2；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向分配斜向链路直到该非极区中的最后一个卫星行，因而横向链路数目为0，并且此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为奇数时，进入子流程A3；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从奇数序号轨道开始；当NLSnpa为奇数，LSnpa0为偶数时，进入子流程A4；从卫星行LSnpa0开始沿着卫星运动方向对偶数个卫星行分配斜向链路，直到该非极区中的最后一个卫星行；此时，最后一个卫星行分配横向链路，此时的星间链路分配从偶数序号轨道开始。3.根据权利要求1或2所述的用于极轨道卫星网络快照的链路重分配方法，其特征在于，在所述步骤S301中，根据奇偶性不同分成四个子流程：当NLSnpa为偶数，LSnpa0为奇数时，进入子流程B1；从刚退出极区并建立链路的卫星行...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯振乾，吴纯青，刘波，唐竹，苏金树，赵宝康，陈一骄，虞万荣，毛席龙，邓劲生，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43