一种基于卫星电池寿命的资源分配方法组成比例

本发明专利技术属于无线通信网络领域，具体涉及一种基于卫星电池寿命的资源分配方法；包括获取低轨卫星的状态信息，根据状态信息计算低轨卫星当前的电池寿命；设置寿命阈值，当低轨卫星的电池寿命小于寿命阈值时，启动调整机制更新低轨卫星的发射功率，并根据更新后的发射功率计算低轨卫星的处理业务量，构造携带处理业务量信息的星地流控帧并反馈至地面设备；地面设备根据星地流控帧携带的处理业务量信息调整队列调度策略，重新为不同类型的数据分配带宽资源；本发明专利技术评估卫星剩余寿命并调整发射功率，再计算调整后卫星能够处理的业务量，通过构造流控帧反馈至地面设备，最后地面设备解析信息调整带宽资源分配，适应卫星处理业务量，有效延长卫星寿命。有效延长卫星寿命。有效延长卫星寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星电池寿命的资源分配方法


[0001]本专利技术属于无线通信网络领域，涉及低轨卫星与终端通信技术，具体涉及一种基于卫星电池寿命的资源分配方法。

技术介绍

[0002]卫星通信就是以卫星作为“基站”来中继转发信号的通信方式。低轨卫星通信是卫星通信的重要组成部分，低轨卫星系统可以接入高轨通信网和地面核心网，实现地网互联等，构成空天一体的信息传输处理体系。低轨卫星通信网络目前正在增加其容量、降低延迟并降低成本，以确保大规模的市场扩展。为了降低生产成本，重要的是考虑延长安装在这些卫星上的电池的寿命。低地球轨道卫星向地面传输通信需要电力，在阴凉处，通过消耗电池提供的电能来处理交通。电池的寿命可以用电池充放电循环次数表示，并且电池寿命会受到电池容量、温度和放电深度等因素影响。卫星电池寿命与卫星消耗的能量也有关系，其中功耗功率放大器消耗的能量占整个设备的大部分，所以可以考虑优化卫星功率放大器的消耗的能力和减少卫星处理的业务量，降低卫星整体消耗的能力。
[0003]许多关于低轨卫星星座成本的研究考虑到了随地理位置和时间变化的通信量以及传播路径条件；也有研究通过控制用于业务处理的传输功率降低能耗，把劣势电池卫星的任务卸载到其他卫星的方式来延长电池寿命，然而这样会降低其他卫星的使用寿命并且计算复杂度高。尽管目前为降低卫星通信系统的成本进行了许多研究，但都没有结合调整地面设备与卫星间的通信，这会可能会导致调整功率后的卫星处理的业务量不符合自身要求，造成数据丢失的后果。因此可以考虑地面调度机制对卫星处理业务量的影响，有效实现卫星寿命的延长。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于卫星电池寿命的资源分配方法，包括以下步骤：
[0005]S1.获取低轨卫星的状态信息，根据状态信息计算低轨卫星当前的电池寿命；
[0006]S2.设置寿命阈值，若低轨卫星当前的电池寿命小于寿命阈值，则启动调整机制更新低轨卫星的发射功率，并触发反馈机制执行步骤S3；
[0007]S3.根据更新后的发射功率计算低轨卫星的处理业务量，构造携带处理业务量的星地流控帧并反馈至地面设备；
[0008]S4.地面设备根据星地流控帧携带的处理业务量调整队列调度策略，重新为不同类型的数据分配带宽资源。
[0009]进一步的，所述状态信息包括低轨卫星当前的电池充放电循环次数、每一次放电使用的电池容量、每一次放电的电压和发射功率。
[0010]进一步的，根据状态信息计算低轨卫星当前的电池寿命，计算公式为：
[0011][0012]其中，T
w
表示低轨卫星当前的电池寿命，N表示低轨卫星当前的电池充放电循环次数，C
i
表示低轨卫星的电池第i次放电使用的电池容量，U
i
表示低轨卫星的电池第i次放电的电压，P
s
表示低轨卫星的发射功率，U
s
表示低轨卫星的发射功率为P
s
时消耗的电压，U
w
表示低轨卫星的电池提供给发射机的电压，α表示发射机功率放大器占卫星设备功率消耗的比例。
[0013]进一步的，步骤S2所述调整机制的表达式为：
[0014][0015]其中，β表示功率调控因子，T
w
表示低轨卫星当前的电池寿命，T
t
表示寿命阈值，P
before
表示未经调整的低轨卫星的发射功率，P
after
表示调整后的低轨卫星的发射功率。
[0016]进一步的，调整机制还包括约束条件C0和C1；其中约束条件C0是对发射功率与传输距离的约束，表示为：
[0017]C0：
[0018][0019]约束条件C1是对功率调控因子β的约束，表示为：
[0020]C1：
[0021][0022][0023]其中，d
min
表示星地间最小传输距离，Ct表示发送端接头和电缆损耗，Gt表示发送端天线增益，f表示工作频率，Cr表示接受端接头和电缆损耗，Pr表示接受端灵敏度，Pt表示发送端功率。
[0024]进一步的，步骤S3构建的携带处理业务量的星地流控帧包括12字节的携带标签字段，其用于存放低轨卫星的处理业务量与信道容量。
[0025]进一步的，步骤S4地面设备根据星地流控帧携带的处理业务量调整队列调度策略，包括以下步骤：
[0026]S41.定义4类非时敏数据和4类时敏数据，为每一类数据设置一个队列，且每一个队列对应一个门控；
[0027]S42.根据队列当前存储的数据包大小计算每一类非时敏数据队列的请求速率；
[0028]S43.通过星地流控帧携带的处理业务量获取4类非时敏数据队列分配到的总带宽
资源，并根据请求速率计算每一类非时敏数据队列的传输速率。
[0029]进一步的，地面设备根据星地流控帧携带的处理业务量调整队列调度策略后，数据传输过程包括：
[0030]S431.接收数据并分类放入对应队列；
[0031]S432.判断是否有门控开启，若是，则进入步骤S433，若不是，则返回步骤S431；
[0032]S433.判断开启的门控所对应的队列是否属于非时敏数据，若是，则该队列的数据根据调整后的队列调度策略进行控制，并传输到优先级调度模块，若不是，则该队列的数据直接传输到优先级调度模块；
[0033]S434.优先级调度模块根据优先级从高到低的次序输出数据。
[0034]进一步的，步骤S4地面设备根据星地流控帧携带的处理业务量调整队列调度策略，调整后的队列调度策略与电池寿命满足下列关系：
[0035][0036]其中，β表示功率调控因子，B
ts
表示经过地面设备调度机制调整后的时敏队列业务量，SR
bts
表示经过地面设备调度机制调整后的非时敏队列传输速率，N表示低轨卫星当前的电池充放电循环次数，C
i
表示低轨卫星的电池第i次放电使用的电池容量，U
i
表示低轨卫星的电池第i次放电的电压，U
s
表示低轨卫星的发射功率为P
s
时消耗的电压，T
t
表示寿命阈值，α表示发射机功率放大器占卫星设备功率消耗的比例，T
w
表示低轨卫星当前的电池寿命，U
w
表示低轨卫星的电池提供给发射机的电压。
[0037]本专利技术的有益效果：
[0038]在低轨卫星与地面通信系统中，为了降低低轨卫星成本，本专利技术结合地面设备调度机制设计有效延长电池寿命的解决方案，首先根据电池充放电循环次数预估卫星寿命，根据设定阈值调整卫星发射功率，设计星地反馈流控帧，将信息发送给地面设备，地面设备以信用值调度机制CBS为思想，调整数据队列速率实现带宽资源的重新分配，以免卫星调整后地面设备调度机制不调整造成数据丢失；本专利技术所提出的方法能够结合地面调度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星电池寿命的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取低轨卫星的状态信息，根据状态信息计算低轨卫星当前的电池寿命；S2.设置寿命阈值，若低轨卫星当前的电池寿命小于寿命阈值，则启动调整机制更新低轨卫星的发射功率，并触发反馈机制执行步骤S3；S3.根据更新后的发射功率计算低轨卫星的处理业务量，构造携带处理业务量的星地流控帧并反馈至地面设备；S4.地面设备根据星地流控帧携带的处理业务量调整队列调度策略，重新为不同类型的数据分配带宽资源。2.根据权利要求1所述的一种基于卫星电池寿命的资源分配方法，其特征在于，所述状态信息包括低轨卫星当前的电池充放电循环次数、每一次放电使用的电池容量、每一次放电的电压和发射功率。3.根据权利要求2所述的一种基于卫星电池寿命的资源分配方法，其特征在于，根据状态信息计算低轨卫星当前的电池寿命，计算公式为：其中，T
w
表示低轨卫星当前的电池寿命，N表示低轨卫星当前的电池充放电循环次数，C
i
表示低轨卫星的电池第i次放电使用的电池容量，U
i
表示低轨卫星的电池第i次放电的电压，P
s
表示低轨卫星的发射功率，U
s
表示低轨卫星的发射功率为P
s
时消耗的电压，U
w
表示低轨卫星的电池提供给发射机的电压，α表示发射机功率放大器占卫星设备功率消耗的比例。4.根据权利要求1所述的一种基于卫星电池寿命的资源分配方法，其特征在于，步骤S2所述调整机制的表达式为：其中，β表示功率调控因子，T
w
表示低轨卫星当前的电池寿命，T
t
表示寿命阈值，P
before
表示未经调整的低轨卫星的发射功率，P
after
表示调整后的低轨卫星的发射功率。5.根据权利要求4所述的一种基于卫星电池寿命的资源分配方法，其特征在于，调整机制还包括约束条件C0和C1；其中约束条件C0是对发射功率与传输距离的约束，表示为：C0：约束条件C1是对功率调控因子β的约束，表示为：C1：
其中，d
min
表示星地间最小传输距离，Ct表示发送端接头和电缆损耗，Gt表示发送端天线增益，f表示工作频率，Cr表示接受端接头和电缆损耗，Pr表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，陈永刚，
申请(专利权)人：成都本原星通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：