一种北斗短报文通信资源规划方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种北斗短报文通信资源规划方法及装置，涉及北斗短报文传输技术领域，包括：判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，若为是，则采用区域短报文通信；否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信。本申请提高了北斗短报文通信服务效能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种北斗短报文通信资源规划方法及装置


[0001]本申请涉及北斗短报文传输
，尤其是涉及一种北斗短报文通信资源规划方法及装置。

技术介绍

[0002]中国的北斗卫星导航系统（BDS）经历了“三步走”发展战略，先后建成了北斗一号、北斗二号和北斗三号。BDS星座由中地球轨道（MEO）、倾斜地球同步轨道（IGSO）以及地球同步轨道（GEO）卫星组成，能为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救服务，同时可为中国及周边地区用户提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信等服务。北斗的短报文通信分为区域短报文通信、可动点波束通信以及全球短报文通信。区域短报文是通过GEO卫星的若干个固定波束进行通信，覆盖范围仅在中国及周边；可动点波束通信是通过调整GEO卫星某个可动点波束指向实现，覆盖范围约半个地球；全球短报文是通过若干MEO卫星和IGSO卫星的覆球波束实现全球通信。
[0003]虽然针对如何提高卫星定位导航精度方法的已经相当成熟，但在远洋、沙漠和山林等无基站的地区，如果仅仅依靠定位功能获取自身的位置是无法告知外界自己的状态，在紧急情况下，通信功能显得尤为重要。由于通信容量有限，为了合理运用资源，对用户运动轨迹的北斗卫星通信资源的规划是十分重要的，例如车辆、飞行器、船舰等。目前缺乏一种针对北斗短报文服务资源的规划方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种北斗短报文通信资源规划方法及装置，以解决上述技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种北斗短报文通信资源规划方法，包括：获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。
[0006]进一步，所述方法还包括：确定每颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围，具体包括：将地球展开平面按照经纬度进行网格化，得到多个网格点；通过所述北斗GEO卫星的星历数据计算其在地心直角坐标系下的三维坐标；所述北斗GEO卫星的固定波束指向点为C点，C点的三维坐标为；固定波束的半波束角
为；获取一个网格点Q的经纬度，计算所述网格点在地心直角坐标系下的三维坐标；计算所述北斗GEO卫星与网格点Q的连线SQ，与所述北斗GEO卫星与指向点C的连线SC的夹角：：：：判断是否等于，若等于，则Q点为所述北斗GEO卫星的固定波束在地球面的覆盖边界点；依次连接覆盖边界点形成封闭的北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围。
[0007]进一步，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内；包括：分别连接所述北斗GEO卫星的任意两个覆盖边界点，得到多个边界线段；计算判断当前时刻的用户位置是否在一个边界线段纬度范围内的布尔值：式中，和分别表示一个边界线段的两个覆盖边界点的纬度；为当前时刻的用户位置的纬度；&&表示“与”运算符，若符号两边同时成立，才表示为真；||表示“或”运算符，若符号两边有任意一边成立，表示为真；计算边界线段的两个覆盖边界点的斜率：式中，和分别表示边界线段的两个覆盖边界点的经度；计算判断当前时刻的用户位置点是否在边界线段下方的布尔值：其中，为当前时刻的用户位置的经度；计算经过当前时刻的用户位置点的水平线是否与边界线段相交的布尔值：
其中，为真表示相交，否则不相交；遍历所有的边界线段，统计与经过当前时刻的用户位置点的水平线相交的边界线段的数量，如果数量为奇数，则当前时刻的用户位置点在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，否则，当前时刻的用户位置点不在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内。
[0008]进一步，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视；包括：计算当前时刻的用户位置点和每颗北斗GEO卫星之间的单位向量：将单位向量从地心直角坐标系转换到站心坐标系，得到向量：：其中，R为转换矩阵；计算卫星高度角：；若大于0时，则当前时刻的用户位置点和所述北斗GEO卫星可视，否则不可视。
[0009]进一步，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，包括：计算所述北斗GEO卫星与当前时刻的用户位置的直线距离d：E为北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点，P为当前时刻的用户位置点，S为北斗GEO卫星点；PE与用户轨迹运动方向一致，则地球面上的弧长为：式中，为地球半径，为可动点波束的半波束角；根据弧长得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点E的三维坐标，由此得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向；将北斗GEO卫星的可动点波束调整至最佳可动点波束。
[0010]进一步，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，包括：步骤S1：获取上一时刻的短报文通信方式，若为全球短报文通信，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；步骤S2：获取上一时刻全球短报文通信采用的北斗卫星，判断所述北斗卫星与当前时刻的用户位置是否可视，若可视，则直接将所述北斗卫星作为当前时刻的通信卫星；否
则，进入步骤S3；步骤S3：利用当前时刻的用户位置和目标规划路径确定多个轨迹点；获取每个轨迹点的北斗可视卫星集合；步骤S4：基于北斗可视卫星集合，获取北斗可视卫星可视的轨迹点的个数，作为每个北斗可视卫星的可见时长；步骤S5：将可见时长从大到小进行排序，从当前轨迹点的北斗可视卫星集合中选取可见时长最大值对应的北斗可视卫星作为通信卫星。
[0011]第二方面，本申请实施例提供了一种北斗短报文通信资源规划装置，包括：获取单元，用于获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；规划单元，用于判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。
[0012]第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例的北斗短报文通信资源规划方法。
[0013]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，包括：获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。2.根据权利要求1所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，所述方法还包括：确定每颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围，具体包括：将地球展开平面按照经纬度进行网格化，得到多个网格点；通过所述北斗GEO卫星的星历数据计算卫星在地心直角坐标系下的三维坐标；所述北斗GEO卫星的固定波束指向点为C点，C点的三维坐标为；固定波束的半波束角为；获取一个网格点Q的经纬度，计算所述网格点在地心直角坐标系下的三维坐标；计算所述北斗GEO卫星与网格点Q的连线SQ，与所述北斗GEO卫星与指向点C的连线SC的夹角：：：：判断是否等于，若等于，则Q点为所述北斗GEO卫星的固定波束在地球面的覆盖边界点；依次连接覆盖边界点形成封闭的北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围。3.根据权利要求2所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内；包括：分别连接所述北斗GEO卫星的任意两个覆盖边界点，得到多个边界线段；计算判断当前时刻的用户位置是否在一个边界线段纬度范围内的布尔值：
式中，和分别表示一个边界线段的两个覆盖边界点的纬度；为当前时刻的用户位置的纬度；&&表示“与”运算符，若符号两边同时成立，表示为真；||表示“或”运算符，若符号两边有任意一边成立，表示为真；计算边界线段的两个覆盖边界点的斜率：式中，和分别表示边界线段的两个覆盖边界点的经度；计算判断当前时刻的用户位置点是否在边界线段下方的布尔值：其中， 为当前时刻的用户位置的经度；计算经过当前时刻的用户位置点的水平线是否与边界线段相交的布尔值：其中，为真表示相交，否则不相交；遍历所有的边界线段，统计与经过当前时刻的用户位置点的水平线相交的边界线段的数量，如果数量为奇数，则当前时刻的用户位置点在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，否则，当前时刻的用户位置点不在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内。4.根据权利要求3所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视；包括：计算当前时刻的用户位置点和每颗北斗GEO卫星之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海春，王宇翔，张龙平，原亮，管占磊，温松，杨懿，宋春丽，王蕊，田先才，
申请(专利权)人：航天宏图信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：