一种服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法技术

本发明专利技术公开了一种服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法，包括：构建一个历经T个时隙的大规模多层卫星网络，并获得多层卫星网络中所有卫星在地心坐标下每个时隙的坐标；构造多层卫星网络中每层星座的邻接矩阵；构造每个时隙多层卫星网络中相邻两层之间的卫星链路可行集；根据地理人口分布构造地面非均匀业务模型，将地球表面划分为多个逻辑区域；计算卫星链路可行集中每个时隙层间链路的权重；根据层间链路的权重建立层间链路分配模型；在卫星链路可行集中优化层间链路集合，得到优化后的层间链路集合。本发明专利技术通过构建层间链路设计了大规模卫星网络层间拓扑，提高了多层卫星网络的吞吐量，有效增强了面向全球非均匀业务的服务覆盖能力。的服务覆盖能力。的服务覆盖能力。

【技术实现步骤摘要】
一种服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法


[0001]本专利技术属于多层卫星网络
，具体涉及一种服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法。

技术介绍

[0002]大规模多层卫星网络迅速发展，旨在为全球非均匀业务提供高质量服务，例如高吞吐量、低时延、高可靠传输等。但随着卫星数量的爆炸式增长，网络的总平均路径长度显著增大，特别是各层相对独立稳定，且不同卫星相对高速运动，使得各层协作困难，进而导致网络性能如吞吐量的劣化。因此，层间链路的建立刻不容缓，特别是多层低轨卫星星座之间的通信链路，但是，层间链路的建立直接影响到网络拓扑构型，进而影响网络传输效率，最终影响网络吞吐量。考虑到层间链路构建的成本、保持网络的稳定性以及对地服务覆盖的增强，如何构建层间链路来最大限度提升网络性能仍是一个巨大的挑战。
[0003]多层卫星网络是卫星通信网络新的发展方向和趋势。目前已建成的卫星通信网络大部分采取的仍是单层布星的方式，如铱星系统、Globalstar系统等。然而，随着地面应用需求不断提升，地面业务呈现非均匀特性，且用户数量激增，单层卫星星座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法，其特征在于，包括：S1：构建一个历经T个时隙的大规模多层卫星网络，并获得所述多层卫星网络中所有卫星在地心坐标下每个时隙的坐标；S2：构造所述多层卫星网络中每层星座的邻接矩阵；S3：构造每个时隙所述多层卫星网络中相邻两层之间的卫星链路可行集；S4：根据地理人口分布构造地面非均匀业务模型，将地球表面划分为多个逻辑区域，各逻辑区域的负载按照全球网络用户数据获得；S5：根据链路持续时间以及链路负载计算所述卫星链路可行集中每个时隙相邻两层卫星所构成的层间链路的权重；S6：根据所述层间链路的权重建立层间链路分配模型；S7：利用所述层间链路分配模型，在所述卫星链路可行集中优化层间链路集合，得到优化后的层间链路集合。2.根据权利要求1所述的服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法，其特征在于，所述S1包括：S1a：构建一个大规模多层卫星网络,历经T个时隙，其中t＝1,2...,T；S1b：获取星座参数并利用所述星座参数计算每个时隙下每层卫星的经度、纬度和海拔高度的数据信息；S1c：利用每个时隙下每层中每个卫星的经度、纬度和海拔高度，获得每个卫星在地心坐标系下的每个时隙的位置坐标。3.根据权利要求2所述的服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法，其特征在于，所述S3包括：S3a：令f(c,g)表示属于第i层的第c个卫星与属于第i+1层的第g个卫星是否满足可视条件，并计算两层星座中卫星的最大可视的欧式距离d
max
：其中，H1表示第i层卫星星座的轨道高度，H2表示第i+1层卫星星座的轨道高度，Re表示地球半径，ro表示大气层高度，1≤c≤N1，1≤g≤N2，N1表示第i层所有轨道上的总卫星数，N2表示第i+1层所有轨道上的总卫星数；S3b：计算第i层的第c个卫星与第i+1层的第g个卫星之间的欧式距离若d
c,g
<d
max
，则f(c,g)＝1，否则，f(c,g)＝0，其中，(x
c
,y
c
,z
c
)表示第i层的第c个卫星的位置坐标，(x
g
,y
g
,z
g
)表示第i+1层的第g个卫星的位置坐标。S3c：利用步骤S3a和S3b，判断所有卫星节点对是否具备可视条件，并将f(c,g)存入F
i,i+1
，获得卫星链路可行集F
i,i+1
。4.根据权利要求3所述的服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法，其特征在于，所述S5包括：S51：令y
i,i+1
(u,v)表示来自第i层的第u个卫星是否与来自第i+1层的第v个卫星构成层间链路，若是，则y
i,i+1
(u,v)＝1，若否，则y
i,i+1
(u,v)＝0；
S52：令表示第i层的第u个卫星与第i+1层的第v个卫星构成的层间链路在第t个时隙总的持续时间，表示第i层的第u个卫星与第i+1层的第v个卫星构成的层间链路在第t个时隙的剩余时间，则获得当前层间链路的时间权重为：S53：令第t个时隙第i层第u个卫星的覆盖区域在第x个逻辑区域的流量密度为将当前卫星的流量密度映射至对应的层间链路负载，则其层间链路负载记为对应层间链路的负载权重为其中，ρ
x
表示第x个逻辑区域的流量密度，表示位于第x个逻辑区域的第i层的卫星数量，max(δ)表示所有组成的集合δ中的最大值；S54：根据层间链路的时间权重和层间链路的负载权重获得层间链路的综合权重：5.根据权利要求4所述的服务覆盖能力增强的多层星座层间链路设计方法，其特征在于，所述层间链路分配模型的表达式为：于，所述层间链路分配模型的表达式为：于，所述层间链路分配模型的表达式为：于，所述层间链路分配模型的表达式为：其中，ψ
i,i+1
表示第i层和第i+1层网络的平均路径长度，约束(1)表示在每个时隙最大化层间链路的链路权重，约束(2)表示第i层...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛敏，郝琪，周笛，白卫岗，李建东，史琰，李浩然，朱彦，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：