[發明專利]面向Walker星座的Mobius星座拓撲構型構造方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202010628252.4
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111953512B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 盛敏;王占偉;白衛崗;李建東;周笛;史琰;吳家鑫;畢媛媛
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L41/12
• 分類號: H04L41/12;H04L41/0823;H04W84/06
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

1.一種面向Walker星座的Mobius星座拓撲構型構造方法，其特征在于，所述方法包括：

初始化Walker星座參數和衛星天線建鏈參數，并對所有衛星編號；

根據星座參數和建鏈約束，計算每顆衛星的可建鏈集合；

在異軌可建鏈集合中尋找可以構建Mobius星座拓撲構型的建鏈方式，生成鏈路組合集合；

根據鏈路組合集合建立Walker星座的同軌和異軌星間鏈路，構造Mobius星座拓撲構型；

所述方法的具體步驟如下：

(1)初始化需要設計的T/P/F Walker星座和衛星天線建鏈參數，其中星座參數包括：衛星總數T、軌道面數P、相位因子F、每軌道衛星數目軌道高度h_s、軌道傾角κ，按照Walker星座的衛星位置對衛星進行編號，具體格式為Sij,i＝1,2,…,P，j＝1,2,…,S，其中Sij表示第i個軌道上的第j顆衛星，自西向東是軌道編號i增加的方向，衛星運動方向是每軌道上衛星編號j增加的方向；

(2)根據星座參數和建鏈約束，計算每顆衛星可建鏈集合，即衛星Sij的同軌可建鏈集合和異軌可建鏈集合

(2a)生成Walker中星座所有衛星的軌道信息；

(2b)對于計算衛星Sij的同軌可建鏈集合

根據衛星Sij和其同軌相鄰衛星Si(jmod S+1)、Si((j-2)mod S+1)的軌道信息和衛星天線建鏈參數，判斷衛星Sij與衛星Si(jmod S+1)、Si((j-2)mod S+1)是否存在永久的星間鏈路：

若存在，則將衛星Sij的兩顆同軌相鄰衛星的編號(jmod S+1)和((j-2)mod S+1)放入衛星Sij的同軌可建鏈集合，即

若不存在，則衛星Sij的同軌可建鏈集合為空集，即

(2c)計算所有衛星的異軌可建鏈集合

根據衛星軌道信息和衛星天線建鏈閾值參數，對于判斷衛星Sij是否與其東側相鄰軌道上的衛星S(imod P+1)j'存在永久的星間鏈路：

如果存在永久的星間鏈路，將其衛星編號歸入衛星Sij的異軌可建鏈集合

如果都不存在永久的星間鏈路，衛星Sij的異軌可建鏈集合為空集，即

(3)在異軌可建鏈集合中尋找可以構建Mobius星座拓撲構型的建鏈方式，生成鏈路組合集合μ：

(3a)對于判斷是否存在衛星Sij的同軌可建鏈集合或異軌可建鏈集合為空集：

如果不存在，那么繼續下面的步驟；

如果存在，則無法構造Mobius星座拓撲構型；

(3b)尋找合適的和的值，使其滿足下式：

(3c)記錄所有滿足等式的m和n值組合，存入鏈路組合集合若則無法構建Walker星座的Mobius星座拓撲構型；

(4)根據鏈路組合集合μ，任意選擇μ中的一個m和n組合，建立Walker星座的同軌鏈路和異軌鏈路，構造Mobius星座拓撲構型：

(4a)建立同軌鏈路：

每顆衛星與各自中的兩顆衛星建立雙向的同軌鏈路，即衛星Sij前進方向上的衛星Si(j mod S+1)和反方向的衛星Si((j-2)mod S+1)；

(4b)建立異軌鏈路：

(4b1)對于衛星Sij選擇東側相鄰軌道上的衛星S(i+1)((j+m-2)mod S+1)建立雙向異軌鏈路；

(4b2)對于衛星Sij選擇東側相鄰軌道上的衛星S1((j+n-2)mod S+1)建立雙向異軌鏈路；

(4c)通過建立上述星間鏈路連接，完成Walker星座的Mobius星座拓撲構型構造。

2.如權利要求1所述的面向Walker星座的Mobius星座拓撲構型構造方法，其特征在于，所述(1)中衛星天線建鏈參數包括：地球電離層高度，衛星天線的最大方位角變化角度，衛星天線的最大高低角變化角度，衛星天線的方位角變化的最大角速度，衛星天線的高低角變化的最大角速度，衛星相對運動速度的取值區間影響建立永久星間鏈路的網絡參數。

3.如權利要求1所述的面向Walker星座的Mobius星座拓撲構型構造方法，其特征在于，所述(2)中永久的星間鏈路，指的是兩衛星之間的連接狀態自始至終都滿足建鏈的參數要求。