[發明專利]一種適用于衛星數據采集系統的用戶綜合加權接入方法

有效

• 申請號: 201410015630.6
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103795455B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 張琦;忻向軍;田清華;張麗佳;劉博;王擁軍;齊小航;陳天雙;文國莉;李歡;王厚天;周宇
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種適用于衛星數據采集系統的用戶綜合加權接入方法。該方法包括：A．對于一般數據業務，當多顆衛星覆蓋數據采集平臺（DCP）時，DCP對接入衛星空閑信道數、衛星覆蓋時間、仰角三種因素進行加權，形成加權目標接入函數，選擇最佳的衛星接入，確保接入過程中系統切換開銷小、切換失敗率低，避免發生信道惡化，避免呼叫頻繁的部分衛星過載；B．對于緊急數據業務，調整上述加權目標接入函數的加權系數，選擇合適的衛星進行接入。若接入衛星沒有空閑信道，則暫停當前一般業務的傳輸，搶占信道。該方法能有效解決衛星數據采集系統中多星覆蓋DCP時，DCP選擇衛星接入的問題，提高DCP接入衛星的成功率，提高系統的吞吐量。

技術領域

本發明涉及衛星通信領域。衛星通信可以提供全球覆蓋的寬帶移動服務，在衛星數據采集系統中，當多顆衛星覆蓋數據采集平臺（DCP）時，選取最佳衛星進行接入是保障通信質量的重要因素。在多星覆蓋數據采集平臺（DCP）的情況下，通過加權目標接入函數可以有效的選取接入衛星，提高接入成功率，提高系統的吞吐量。

背景技術

用衛星來大量搜集地面和海上的信源數量的系統成為衛星數據采集系統，它由測量終端、轉發衛星和衛星運行控制中心構成，適用于對分布范圍廣、參數緩變和傳輸速率低的數據進行采集和匯總，其突出的優點是通過建立無人值守的數據采集平臺（DCP），可以快捷便利的獲取衛星覆蓋范圍內的相關信息。當今國際上的DCS系統分為兩類：地球靜止軌道（GEO）上氣象衛星的DCS系統（GEO DCS）和近地軌道DCS系統（LEO DCS）。為避免高軌衛星通信距離遠，路徑損失并且DCP天線過大，不利于小型化的問題，本專利針對低軌道衛星DCS系統提出了權值接入算法，以解決低軌道衛星DCS系統中，衛星數量較多，多顆衛星同時覆蓋同一數據采集平臺時，數據采集平臺選擇衛星進行接入的問題。

數據采集平臺（DCP）與覆蓋地面站的多顆LEO衛星通信時，只需要接入單顆衛星即可。盡管衛星數量理論上可以滿足需求，但是考慮到用戶分布密度的不同，衛星的覆蓋也并非均勻分布，即可能發生多顆衛星覆蓋相同DCP的情況。如果此時DCP采取隨機接入的算法，則會造成接入成功率的降低，從而削減了系統的吞吐量，導致數據傳輸質量的降低。此時如果選取一定的接入控制算法，則可有效保證接入的成功概率。如果根據衛星覆蓋時間、衛星空閑信道數量、仰角因素等中某一項因素進行接入算法的設計，都有一定的局限性，例如，如果根據衛星覆蓋時間因素選擇服務時間最長的衛星進行接入，則有可能導致接入衛星距離DCP較遠，造成較大的時延，不能避免低仰角帶來的信道惡化，而且有可能造成接入衛星負載過重，不利于負載均衡；如果根據仰角因素選擇傳輸距離最短的衛星進行接入，則有可能導致衛星服務時間不連續，加大系統切換開銷，造成切換失敗率高的問題，并且衛星負載過重的問題也無法避免。因此綜合考慮多種因素，采取加權策略設計廣泛適用且靈活的接入算法是有效解決各種問題的最佳方法。

發明內容

本專利根據衛星通信的特點，提出基于最短距離策略、最長服務時間策略和負載均衡策略的綜合加權衛星接入策略。其中最短距離策略重點考慮仰角因素，最長服務時間策略重點考慮衛星覆蓋時間因素，負載均衡策略重點考慮接入衛星空閑信道因素。將上述三種策略涉及的參數進行加權計算，形成加權目標函數，并根據實際情況對上述三種參數的加權系數進行選擇、計算和確定，設計適用于不同情況下的接入方法。本專利提出在不同業務情況下，改變加權目標接入函數的權值系數，調整衛星空閑信道數量、衛星覆蓋時間、仰角三種因素對加權目標接入函數的影響比重，形成適用的接入方法，一般數據業務情況下，綜合衛星空閑信道數量、衛星覆蓋時間以及傳輸距離三種因素進行加權，選擇最佳衛星接入；緊急數據業務情況下，由于數據傳輸的緊急特性，可以在沒有空閑信道的情況下搶占當前正在傳輸的一般數據業務的傳輸信道，并且進一步綜合加權衛星覆蓋時間、傳輸距離兩種因素，形成加權目標接入方法，選擇最佳衛星進行接入。本專利提出將衛星覆蓋范圍劃分為多個蜂窩網絡，DCP均勻分布在蜂窩網絡的節點，首先確定衛星覆蓋范圍；其次根據DCP數量確定蜂窩網絡的半徑，并且將DCP均勻分布在蜂窩網絡的節點，通過半徑上DCP數量與覆蓋范圍內DCP數量的映射關系，確定衛星覆蓋范圍內的DCP的分布情況。