使用不同的地面站集合调度卫星数据传输制造技术

本文的公开描述了使用主地面站和辅地面站集合从卫星传输数据。卫星在调度时段内的轨道被确定并且辅地面站子集基于卫星的所确定的轨道被标识，其中辅地面站被配置为从卫星接收而不向卫星传输。然后与卫星相关联的传输调度被生成。针对该子集中的每个辅地面站，时间间隔被确定，卫星在该时间间隔期间在通信范围内，期望传输速率被估计，并且时间间隔和期望传输速率被包括在传输调度中。传输调度经由主地面站被提供给卫星，由此卫星被配置为基于传输调度向地面站子集传输数据。输调度向地面站子集传输数据。输调度向地面站子集传输数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用不同的地面站集合调度卫星数据传输

技术介绍

[0001]近年来，低地球轨道(LEO)卫星的使用已经急剧增加。许多公司已承诺在低地球轨道上部署数百个立方体卫星(小型卫星)的星座。围绕地球的轨道中大约75％的卫星是LEO卫星。这些LEO卫星通常有两个用途：通信和地球观测。地球观测卫星以高重访率提供各种电磁波谱范围(例如可见光、红外线、无线电波等)的高分辨率地球图像。这样的卫星通常拍摄地球的高分辨率图像并将其传输给地面站。观测卫星在地球上空单次通过时收集了价值数百GB的观测数据，并且协调所有收集到的数据到地面站的传输提出了重大挑战。这样的传输受到与所使用的无线传输技术相关联的数据速率限制的限制，并且受到卫星可以处于地面站的通信范围内的有限时间量的限制。例如，由于低轨道，一些卫星相对于地球上的地面站移动速度很快，并且单次通过只能与地面站通信不到十分钟。多个地面站可以被使用，但这需要围绕地球放置许多地面站，每个地面站都可能很复杂且昂贵。

技术实现思路

[0002]该
技术实现思路
以简化形式介绍概念选集，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定要求保护的主题的范围的帮助。
[0003]描述了一种使用主地面站和辅地面站集合从卫星传输数据的计算机化方法。卫星的轨道在调度时段内基于卫星的轨迹数据被确定并且辅地面站子集基于卫星的所确定的轨道从辅地面站集合中被标识，其中辅地面站被配置为从卫星接收而不向卫星传输，并且其中所标识的辅地面站子集在卫星的所确定的轨道的通信范围内。然后与卫星相关联的传输调度被生成。传输调度的生成包括：针对辅地面站子集中的每个辅地面站，确定卫星在辅地面站的通信范围内期间的时间间隔，估计在所确定的时间间隔期间从卫星到辅地面站的预期数据传输速率，并且将该时间间隔和预期数据传输速率与该辅地面站相关联地包括在传输调度中。所生成的传输调度然后经由主地面站被提供给卫星，其中主地面站被配置为从卫星接收并向卫星传输，由此卫星被配置为基于所生成的传输调度向辅地面站子集传输数据。
附图说明
[0004]本描述将从结合附图阅读的以下具体实施方式中更好地理解，在附图中：
[0005]图1是示出根据一个实施例的配置用于经由主地面站向卫星提供传输调度从而配置卫星向辅地面站传输数据的系统的框图；
[0006]图2是示出根据一个实施例的被配置为根据卫星传输调度向多个地面站传输数据的多个卫星的系统的图解；
[0007]图3是示出根据一个实施例的用于通过生成传输调度来配置卫星向辅地面站传输数据的计算机化方法的图解；
[0008]图4是示出根据一个实施例的用于使用主地面站和辅地面站集合从卫星传输数据
的计算机化方法的流程图；
[0009]图5是示出根据一个实施例的用于使用主地面站和作为辅地面站集合来协调来自卫星的传输的计算机化方法的流程图；
[0010]图6示出了根据一个实施例的模拟系统与包括(a)数据积压、(b)时延和(c)值函数(value function)的基线相比的性能结果；以及
[0011]图7以功能框图的形式示出了根据实施例的计算装置。
[0012]贯穿附图，对应的附图标记指示对应的部分。在图1至7中，系统被示出为示意图。附图可能未按比例绘制。
具体实施方式
[0013]本公开的方面提供了一种用于调度从卫星到地面站的传输的计算机化方法和系统。在一些示例中，地面站被分组为不同的地面站集合，诸如主地面站和辅地面站。主地面站可以具有与辅地面站不同的特性。例如，主地面站可以具有传输和接收能力两者，而辅地面站可以只有接收能力。在其他一些示例中，该地面站集合具有其他不同的特性，如通信功率水平、通信数据速率、通信范围、错误恢复方案等。虽然本公开的方面参考主和辅地面站被描述，但是本领域技术人员将注意到本公开可与任何两个地面站集合一起操作。例如，两个集合中的所有地面站可能相同，但一个集合(例如，仅被配置用于接收)相比另一个集合(例如，被配置用于传输和接收)具有更多的地面站。
[0014]本文描述的方法和系统可以包括基于卫星的轨迹数据确定卫星在调度时段内的轨道，以及基于卫星的所确定的轨道从辅地面站集合中标识辅地面站子集。所标识的辅地面站子集在卫星的所确定的轨道的通信范围内。与卫星相关联的传输调度针对该卫星被生成，包括：针对辅地面站子集的每个辅地面站，确定卫星在辅地面站的通信范围内期间的时间间隔，估计在所确定的时间间隔期间从卫星到辅地面站的预期数据传输速率，以及在传输调度中包括该时间间隔和预期数据传输速率。所生成的传输调度然后经由主地面站被提供给卫星，主地面站被配置为向卫星传输所生成的传输调度。以这种方式，卫星被配置为基于所生成的传输调度向辅地面站子集传输数据。
[0015]尽管存在与如本文所述的从卫星向地面站传输数据相关联的现有限制，本公开解决了有效率地从卫星获得数据的挑战。卫星到地面站的通信受到卫星在地面站的范围内期间的相对较短时间段以及受到与卫星的无线传输相关联的数据传输速率限制的限制。虽然多个地面站可以被使用来协调来自卫星的一致传输，但许多传统地面站的建立可能是昂贵(对于低地球轨道(LEO)卫星空间中的新进入者(如学术研究卫星)来说，许可和设立地面站的成本过高)和复杂的(例如，传统地面站可能比本文所述的辅地面站需要更昂贵、更高质量的通信天线和/或其他设备)。此外，如果使用该网络的卫星的星座很小，则这样的传统地面站网络可能未得到充分利用(例如，由于在没有卫星在针对传输的范围内时的时间，地面站可能无法被有效率地使用)，和/或当卫星只能当在稀疏放置的地面站的范围内时传输数据时，它可能会在数据收集过程中引入显著的时延(例如，这种时延对于如洪水建模和森林火灾的时间敏感的卫星数据应用至关重要)。本公开描述了主地面站和辅地面站的网络的使用，主地面站被配置为从卫星接收和向卫星传输两者，并且辅地面站被配置为从卫星接收但可能不能够向卫星传输。包括辅地面站解决了费用和复杂性的问题，因为建立仅能够
从卫星接收传输的地面站比建立能够传输和接收两者的主地面站便宜得多和/或需要更不复杂的设备(例如，更不复杂的计算资源，诸如硬件组件)。本公开还通过生成针对卫星的传输调度来以非常规方式操作，该传输调度配置卫星根据该调度向辅地面站传输数据，而不需要来自辅地面站的任何种类的确认。当卫星处于通信范围内时，所生成的传输调度可以偶尔使用主地面站而被提供给卫星。此外，所描述的地理分布式设计具有许多优点。本公开可以自动缩放到不同的需求。允许地面站被分布还允许本公开避免在个体传输链路上要求高吞吐量。高吞吐量可以通过使用与多个辅地面站的链路而不是单个链路来利用地理多样性实现。此外，所描述的系统对天气变化较稳健。卫星传输可以被动态调度，使得世界的一部分的多云天气下的低速率传输被另一部分晴朗天气下的高速率传输所抵消。最后，由于卫星可能会遇到多得多的地面站，它可以更快地卸载对时延敏感的数据。
[0016]所描述的调度器考虑了卫星的轨道、估本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用主地面站和辅地面站集合从卫星传输数据的系统，所述系统包括：至少一个处理器；以及至少一个存储器，包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使所述至少一个处理器：基于所述卫星的轨迹数据确定所述卫星在调度时段内的轨道；基于所述卫星的所确定的所述轨道从所述辅地面站集合中标识辅地面站子集，其中辅地面站被配置为从所述卫星接收并且不向所述卫星传输，其中所标识的所述辅地面站子集在所述卫星的所确定的所述轨道的通信范围内；生成与所述卫星和所述辅地面站子集相关联的传输调度，所述生成包括：针对所述辅地面站子集的每个辅地面站，确定时间间隔，在所述时间间隔期间所述卫星在所述辅地面站的通信范围内；估计在所确定的所述时间间隔期间从所述卫星到所述辅地面站的预期数据传输速率；以及将所述时间间隔和所述预期数据传输速率与所述辅地面站相关联地包括在所述传输调度中；以及经由所述主地面站向所述卫星提供所生成的所述传输调度，其中所述主地面站被配置为从所述卫星接收并且向所述卫星传输，由此所述卫星被配置为基于所生成的所述传输调度向所述辅地面站子集传输数据。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述卫星是被配置为向所述辅地面站集合传输数据的多个卫星中的一个卫星；其中生成与所述卫星相关联的所述传输调度包括生成调度从所述多个卫星中的每个卫星到所述辅地面站集合的数据传输的传输调度；以及其中生成调度来自所述多个卫星中的每个卫星的数据传输的所述传输调度包括：针对所述辅地面站集合中的每个辅地面站，防止所述多个卫星中的若干个卫星同时向所述辅地面站传输数据。3.根据权利要求2所述的系统，其中生成调度从所述多个卫星中的每个卫星的数据传输的所述传输调度还包括：比较所述多个卫星中的第一卫星上的数据的第一值因子与所述多个卫星中的第二卫星上的数据的第二值因子，其中所述第一卫星和第二卫星的所确定的轨道指示所述第一卫星和第二卫星将在目标时间间隔期间处于所述辅地面站集合中的目标辅地面站的通信范围内；基于比较所述第一值因子与所述第二值因子指示所述第一值因子比所述第二值因子高而选择所述第一卫星；以及调度所选的所述第一卫星在所述目标时间间隔期间向所述目标辅地面站传输。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一值因子和所述第二值因子基于以下至少一项：数据被收集的时间和与所述数据关联的位置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起还使所述至少一个处理器：从所述辅地面站子集中的至少一个辅地面站接收对所述至少一个辅地面站从所述卫
星所接收的数据的确认；以及基于所述卫星进入所述主地面站的通信范围，经由所述主地面站向所述卫星提供所述确认。6.根据权利要求5所述的系统，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起还使所述至少一个处理器：生成与所述卫星和所述辅地面站子集相关联的更新的传输调度，其中生成更新的所述传输调度包括生成指令，所述指令用以指令所述卫星传输未接收到确认的数据。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中估计所述预期数据传输速率基于以下至少一项：所述卫星与所述辅地面站之间的距离、所述卫星与所述辅地面站之间的天气条件、以及所述卫星与所述辅地面站的基于硬件的信号损失。8.一种用于使用主地面站和辅地面站集合从卫星传输数据的计算机化方法，所述计算机化方法包括：由处理器基于所述卫星的轨迹数据确定所述卫星在调度时段内的轨道；由所述处理器基于所述卫星的所确定的所述轨道从所述辅地面站集合中标识辅地面站子集，其中辅地面站被配置为从所述卫星接收并且不向所述卫星传输，其中所标识的所述辅地面站子集在所述卫星的所确定的所述轨道的通信范围内；由所述处理器生成与所述卫星和所述辅地面站子集相关联的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：