[發明專利]基于衛星覆蓋業務量密度的北斗全球短報文選星方法

有效

• 申請號: 202010098400.6
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111294110B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 鄭家駒;龔文斌;沈苑;邵豐偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W16/18;H04W28/08
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明公開一種基于衛星覆蓋業務量密度的北斗全球短報文選星方法，基于北斗全球短報文服務星可見數比例以及覆蓋業務量密度指數制定選星比例，然后通過生成隨機數，并將生成的隨機數與各顆可見星的選星比例進行比對，最終完成選星。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，特別涉及北斗全球短報文的選星技術。

背景技術

我國的北斗三代衛星導航衛星導航系統計劃在2020年建成。服務北斗衛星導航系統集導航定位、授時、用戶檢測、短報文通信于一體，其采用短報文通信。圖1示出北斗全球短報文接入系統組成，如圖1所示，北斗全球短報文通信由用戶段、空間段、地面段組成。境內外用戶選擇可見北斗MEO服務星后，通過L頻段發送短報文入站信號，MEO服務星成功接收到用戶的入站信號后，通過Ka星間鏈路轉發到中國境內地面站的可見MEO衛星并發送至地面站。而大多數情況下，用戶被多星覆蓋，因此，如何選定接入衛星，從而保證更高的接入概率，是需要解決的問題之一。

相對于低軌衛星通信系統而言，北斗短報文單次發送的信息量有所限制、報文速率低，對于星上通道的占用情況反饋不及時。如圖2所示，用戶1在t₀時刻成功接入某衛星某通道，并在t₀'時刻處理完成。在t₁時刻，衛星播發星上忙碌狀態，t₂時刻用戶2發送短報文，t₃時刻用戶2發送的短報文接入該星。若要求該星播發的忙碌狀態信息仍有效，則需要t₃＜t₀'。假設t₁-t₀＝0，星地傳輸時延取最短，即仰角＝90度，且用戶1和用戶2的數據量遵從泊松分布，通過仿真，得到t₃＜t₀'的概率約為3.8e-6。因此，北斗衛星用戶無法采用星上通道的占用情況作為選星依據或改善選星方法。

目前對于北斗全球短報文選星接入策略，最常采用的為仰角優先策略以及低覆蓋業務量密度指數優先策略。其中，仰角優先策略未能有效利用衛星運行規律的先驗知識，未考慮到不同地域的用戶量不同，導致高業務量密度地區的用戶會大量接入同一顆衛星，而未能有效利用其它空閑星上資源，造成高密度地區用戶的接入阻塞，降低了接入概率，也影響了系統整體的效率；低覆蓋業務量密度指數優先策略雖然能有效減緩高業務量密度指數衛星的壓力，但某一地區被多星覆蓋，且各星覆蓋業務量密度指數差距不大的情況下，會導致該覆蓋區的全部用戶選擇同一顆衛星，從而造成該星的接入量大大增加。

因此，需要一種新的選星策略，以降低用戶接入的阻塞率，提高星上的資源的整體利用率，進而提升系統效率。

發明內容

針對現有技術的部分或全部問題，本發明提供一種基于衛星覆蓋業務量密度的北斗全球短報文選星方法，包括：

獲取用戶可見星顆數；

獲取各顆可見星的覆蓋業務量密度指數以及選星比例；

生成隨機數；以及

基于所述隨機數與所述各顆可見星的選星比例確定選星。

進一步地，所述隨機數為每個北斗時周期開始時，由用戶終端生成的一組均勻分布的隨機數。

進一步地，所述選星比例依據北斗全球短報文服務星可見數比例以及仰角優先策略下選星的覆蓋業務量密度指數高低比例制定。

進一步地，所述覆蓋業務量密度指數由地面主站按照指定的時間步進計算得到。

本發明提供的一種基于衛星覆蓋業務量密度的北斗全球短報文選星方法，針對現有選星策略無法有效利用星上資源和對非均勻分布用戶不平衡的問題，進行了改進，有效降低了用戶接入的阻塞率，且提高了星上的資源的整體利用率，提升了系統效率。同時，本發明提供的選星方法實現簡單，占用資源相對少，可為下一代北斗系統全球短報文用戶終端選星策略設計提供參考，具有廣闊的應用場景。

附圖說明