LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置，其中，方法包括：确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。路跳数计算星间链路最小跳数。路跳数计算星间链路最小跳数。

【技术实现步骤摘要】
LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置


[0001]本文件涉及卫星通信
，尤其涉及一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着低成本小卫星平台和先进卫星通信设备的发展，LEO巨型星座网络得到了极大的普及。LEO巨型星座网络将成百上千颗卫星放置在LEO上，可以为地面用户提供低时延、宽带通信和全球覆盖，成为地面网络的重要补充。由于大多数计划在未来部署的星座将依赖于星间链路，数据包在从源节点到目的节点的过程中通常需要花费很长的路径。LEO巨型星座网络中庞大的卫星数量在增加系统吞吐量的同时，也为星间链路的使用和路由问题带来了挑战。由于LEO巨型星座网络卫星密度大，连接两个固定地面用户的路径需要更多的星间链路进行中继，从而需要额外的处理开销，增加了路由复杂度。因此保持尽可能低的跳数更加重要，这就提出了如何计算星座中连接两颗卫星所需的跳数以及在路由时如何使用这些结果的重要挑战。
[0003]目前，LEO星座网络端到端路径的计算主要采用网络仿真的方式，通过在仿真环境中构建具体的低轨巨型通信卫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，其特征在于，包括：确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路具体包括：根据轨道面数N、各轨道面卫星数M、轨道倾角、相位因子F确定低轨巨型星座构型；设定端到端用户分别为源用户user
i
和目的用户user
j
，源用户对应的接入卫星为源卫星S
i
，目的用户对应接入卫星为目的卫星S
j
，源用户user
i
和目的用户user
j
的经纬度分别为与；判断两端点纬度是否满足公式1，若满足则确定能够根据传播路径分析计算网络端到端跳数，若不满足则确定端到端之间无法通过低轨巨型星座建立星间链路：公式1；其中，为轨道倾角，分别为源用户user
i
纬度、目的用户user
j
纬度，为低轨通信卫星覆盖圆域的半视场角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差具体包括：设源用户user
i
和目的用户user
j
对应建链卫星S
i
、S
j
的相位角为，根据公式2进行第一步坐标系转换：公式2；其中，为卫星到其升交点的经度差，， 为轨道倾角，u表示卫星与其升交点之间的相位角；是一个标准化函数，将变量取值范围限定在，mod表示求余函数，x表示变量，为地球自转角速度，为升交点赤经，t为卫星运行时间，L0表示轨道升交点初始经度；根据卫星经纬度及高度h，基于公式3将转换至笛卡尔坐标系(X,Y,Z)：
公式3；其中，(X,Y,Z)为卫星在笛卡尔坐标系下坐标，为地球半径，h为卫星轨道高度，为卫星星下点纬度值，为卫星星下点经度值，则卫星S
i
与卫星S
j
间距离d
ij
定义为公式4：公式4；其中，d
ij
为卫星S
i
与卫星S
j
间直线距离，、分别为卫星S
i
与卫星S
j
在笛卡尔坐标系下坐标；基于公式2，卫星S
i
与卫星S
j
升交点的经度差通过公式5计算：公式5；其中，为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角，若向西则所覆盖的经度角为，mod为求余函数，表示卫星S
j
的升交点经度值，表示卫星S
i
的升交点经度值。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数具体包括：从一个平面到下一个平面的每一跳覆盖了一个角度，根据公式6计算东向或西向的平面间跳数：公式6；其中，，表示x被四舍五入到最接近的整数，为西向平面间跳数，为东向平面间跳数；为相邻轨道面升交点赤经差值，为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角；每一次面内跳将相位角增加，每一次面间跳将相位角增加，根据公式7计算目的卫星相位角：公式7；其中，为面间跳导致的相位角变化值，为轨道平面间东向跳数，为轨道平面内东向跳数，为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，；
为了获得面内跳数，根据公式8计算相位角差被面内跳覆盖的部分，区分东向和西向两个方向；公式8；其中，为面间跳导致的相位角变化值，为向东传播所需跳数，为向西传播所需跳数，mod表示求余函数；根据公式9区分四个方向计算面内链路跳数：公式9；其中，为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，为被西向面内跳所覆盖的相位角差值，为被东向面内跳所覆盖的相位角差值，|x|为取绝对值函数，为向西北方向的面内跳数量，为向东北方向的面内跳数量，为向西南方向的面内跳数量，为向东南方向的面内跳数量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数具体包括：根据公式10计算星间链路的源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数H：公式10；其中，H为源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数，min为取最小值函数，为向东方向的轨道平面间跳数量，为向西方向的轨道平面间跳数量，为向西北方向的面内跳数量，为向东...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟，韩驰，刘德生，简平，熊明晖，刘正，赵凯，于小岚，刘亚丽，贾卓娅，付婧雨，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：