[發(fā)明專利]一種多軌道器中繼通信方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010796289.8
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111917459A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹亞鋒;萬鵬;謝浩然
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;胡曉男

1.一種多軌道器中繼通信方法，其特征在于，包括：

業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)階段，包括利用預(yù)設(shè)軌道器接入優(yōu)選函數(shù)進行博弈計算，生成軌道器服務(wù)計劃并廣播發(fā)送；其中，所述預(yù)設(shè)軌道器接入優(yōu)選函數(shù)用于確定每個工作時隙以單位傳輸容量條件下系統(tǒng)成本最低為目標(biāo)用戶終端選擇接入的軌道器；

業(yè)務(wù)服務(wù)階段，包括各軌道器與用戶終端之間根據(jù)所述軌道器服務(wù)計劃建立數(shù)據(jù)傳輸通道，完成中繼通信服務(wù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述系統(tǒng)成本，是根據(jù)軌道器的航天機構(gòu)間權(quán)重因子、軌道器的在軌存儲狀態(tài)權(quán)重因子、軌道器的鄰近空間距離權(quán)重因子、軌道器存儲成本、用戶終端與軌道器近距無線鏈路的信息傳輸成本計算得到的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)軌道器接入優(yōu)選函數(shù)如下：

其中，Orbiter(t)表示第t個工作時隙用戶終端選擇接入的軌道器，TP_t⁽ⁿ⁾表示第t個工作時隙軌道器n的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量，表示第t個工作時隙軌道器n所屬中繼全程鏈路的系統(tǒng)成本，n表示軌道器編號。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述第t個工作時隙軌道器n所屬中繼全程鏈路的系統(tǒng)成本是利用如下系統(tǒng)成本函數(shù)得到的：

c(q)～(1-q)^-α1，d(r′)～r′²，

其中，c(q)表示軌道器存儲成本函數(shù)，q表示軌道器存儲百分比，α1表示軌道器存儲成本函數(shù)的冪指數(shù)，d(r’)表示用戶終端與軌道器近距無線鏈路的信息傳輸成本，r’表示用戶終端與軌道器之間近距無線鏈路空間距離，表示軌道器n的航天機構(gòu)間權(quán)重因子；軌道器n的在軌存儲狀態(tài)權(quán)重因子，表示軌道器n的鄰近空間距離權(quán)重因子。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述軌道器存儲百分比是通過已用存儲空間除以存儲空間總量獲得的。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述已用存儲空間利用如下計算式得到：

其中，V(t)表示第t個工作時隙已用存儲空間，V₀表示跟蹤弧段內(nèi)入站時刻的初始占用存儲空間；r₁(i’)表示跟蹤弧段內(nèi)第i’個工作時隙用戶終端中繼輸入速率，i’≤t；I(·)表示存在性函數(shù)，所述存在性函數(shù)表示當(dāng)前工作時隙是否存在輸入/輸出；r₂(j’)表示跟蹤弧段內(nèi)第j’個工作時隙軌道器科學(xué)觀測速率，j’≤t；r₃(k)表示跟蹤弧段內(nèi)第k個工作時隙軌道器直接對地速率，k≤t。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)階段，還包括：

各軌道器向用戶終端發(fā)布空閑窗口、軌道根數(shù)及提交服務(wù)申請，其中，所述空閑窗口是軌道器能夠向用戶終端提供中繼通信服務(wù)的時間段；

用戶終端向各軌道器發(fā)送預(yù)定軌跡/運動區(qū)域及軌道器服務(wù)計劃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述服務(wù)申請包括第一服務(wù)申請和第二服務(wù)申請；

所述第一服務(wù)申請的提交時間為在次日空閑窗口發(fā)布之后、當(dāng)日最后一圈出站前，且所述第一服務(wù)申請中所有服務(wù)窗口的最早開始時間與最晚結(jié)束時間均在次日時間范圍內(nèi)；

所述第二服務(wù)申請的提交時間為空閑窗口內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述業(yè)務(wù)服務(wù)階段，還包括：

進行空間數(shù)傳鏈路切換或用戶終端速率切換。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軌道器中繼通信方法，其特征在于，所述中繼通信服務(wù)，包括：

在彎管轉(zhuǎn)發(fā)工作模式下，某一服務(wù)窗口內(nèi)中繼全程鏈路的建立，包括：

直接對地鏈路建立階段：在軌道器服務(wù)計劃中的直接對地鏈路服務(wù)申請發(fā)送時間，在直接對地鏈路可用的條件下，軌道器與深空站建立通信鏈路，并傳遞軌道器狀態(tài)信息；

近距無線鏈路建立階段：近距無線鏈路建立成功后，軌道器與用戶終端能夠交換軌道器狀態(tài)、用戶終端狀態(tài)、前向用戶終端數(shù)據(jù)、返向用戶終端數(shù)據(jù)及用戶終端傳輸狀態(tài)控制信息；中繼通信服務(wù)結(jié)束后，軌道器與用戶終端之間先關(guān)閉近距無線鏈路通道，之后釋放軌道器與深空站的通信鏈路。