[發明專利]一種基于球面數字相控陣系統的海洋衛星通信組網方法

有效

• 申請號: 201810312113.3
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108736956B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 宋春毅;夏麗輝;鄭強穩;謝亞平;楊李杰;徐志偉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W72/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于球面數字相控陣系統的海洋衛星通信組網方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1：構建海基組網；

將海上一定范圍內所有船只艦隊節點組成一個簇結構的海基網絡，在位于較多顆低軌衛星覆蓋范圍內的某一船只上搭載球面數字相控陣系統，作為該海基網絡簇首，其他船只節點只能通過該節點與低軌衛星進行通信；

S2：建立海基終端-衛星通信鏈路，共分為兩種情況：

(1)當所有衛星工作頻段都相同時，需要在增加同步通信衛星數目時保障網絡流通量不隨信道數增加而減少；鏈路建立通過分配給衛星通信一定的陣元總數進而求解最優鏈路數目，即求解衛星數目；具體實現如下：

(1.1)計算任意一條信道的網絡流通量q_i＝l×log₂p_i，其中，單個波束功率p_i＝v_i·k_i·p_max，k_i為合成該波束所需陣元數，v_i為包含合成波束損耗以及掃描角造成的增益損耗，p_max為單個陣元最大發射功率，l為常數；

(1.2)求解最優的同步通信衛星數目N，使得衛星-船只通信鏈路總流通量Q最大，具體的求解方程如下：

subject to q_i＝l·log₂(v_i·k_i·p_max)

其中，M為分配給衛星通信的陣元數，N為同步通信的衛星數目；

(2)當所有衛星工作頻段不完全相同時，通信鏈路建立方式有兩種：

方式一：完全參考所有衛星工作在相同頻段時的鏈路建立方式，即每個陣元同一時刻只收/發一個信號，通過分配給衛星通信一定的陣元總數進而求解最優的同步通信衛星數目；

方式二：將海基終端與能夠實現通信的所有衛星建立通信鏈路，即N為定值，M也為定值，且MN，通過網絡流通量最大化確定最優復用陣元總數；具體實現如下：

(2.1)計算陣元最大輸出功率：每個陣元最多同時輸出兩個不同頻率信號，復用的陣元最大輸出功率為P_x＝P_sat-PAR₁，無復用的陣元最大輸出功率為P_y＝P_sat-PAR₂，其中，PAR₁為復用陣元輸出信號峰均比，PAR₂為無復用陣元輸出信號峰均比，且PAR₁≥PAR₂；

(2.2)計算任意一條信道的網絡流通量q_i＝l×log₂p_i，l為常數，p_i＝v_i·(k_ix·p_x+k_iy·p_y)，其中，k_ix為合成該波束使用復用陣元數目，k_iy為合成該波束使用無復用陣元數目，

(2.3)求解最優復用陣元總數M_x：最優復用陣元總數同時使衛星-船只通信鏈路總流通量Q最大，此時最優復用陣元總數M_x可通過下述方程進行求解：

subject to q_i＝l·log₂p_i

S3：構建基于球面數字相控陣系統的海洋衛星通信系統模型；

通過S2確定的同步通信衛星數目，確定整個海基網絡通過海基終端相控陣系統形成指向衛星的波束數目，進而形成由海基網絡和低軌衛星節點組成的海洋衛星通信系統模型，實現海基組網與多顆低軌衛星通信，傳輸數據。