[發(fā)明專利]低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性屏蔽方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010894135.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN112202485A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳全;楊磊;趙勇;樊程廣;郭劍鳴;劉賢峰;吳帥;李軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185
• 代理公司: 北京奧文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

本發(fā)明公開了一種低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性屏蔽方法，該方法包括：每個(gè)衛(wèi)星分配一個(gè)二元數(shù)組(v,h)作為虛擬節(jié)點(diǎn)的虛擬地址，表示其為第h個(gè)軌道面第v顆衛(wèi)星；假定與衛(wèi)星運(yùn)行軌道平面保持相對(duì)靜止的天球，每個(gè)虛擬地址在天球中對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)楣潭▍^(qū)域；通過更新衛(wèi)星的虛擬地址實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與天球區(qū)域一一映射；衛(wèi)星運(yùn)行過程中h地址保持不變，v地址隨衛(wèi)星緯度變化而更新；將天球區(qū)域劃分為四個(gè)區(qū)域，分別為虛擬北極區(qū)、虛擬南極區(qū)、第一連通區(qū)和第二連通區(qū)，第一連通區(qū)和第二連通區(qū)位于虛擬北極區(qū)和虛擬南極區(qū)之間并通過縫隙隔開。本發(fā)明的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性屏蔽方法，通過虛擬地址更新實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)的虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星網(wǎng)路拓?fù)浼夹g(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性屏蔽方法。

背景技術(shù)

近年來，基于低軌(LEO)衛(wèi)星星座構(gòu)建的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，是未來天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展重點(diǎn)。LEO極軌道星座是應(yīng)用最廣泛的星座類型，具有低時(shí)延、覆蓋性能優(yōu)的特點(diǎn)。由于極區(qū)和地球自轉(zhuǎn)影響以及異軌衛(wèi)星存在相位差問題，在該類型星座中星間鏈路(ISL，inter-satellite links)切換頻繁，主要表現(xiàn)為：1、極區(qū)異軌星間鏈路(H-ISL)中斷與重建：極區(qū)異軌星間鏈路(H-ISL)方向變化劇烈，因此在衛(wèi)星飛入極區(qū)時(shí)H-ISL斷開，飛出極區(qū)時(shí)H-ISL重建。2、跨縫隙不建立H-ISL：第一軌道面和第n₂軌道面衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向相反，H-ISL難以維持，此處不建立H-ISL，形成兩個(gè)相隔180°的縫隙。3、異軌衛(wèi)星相位差存在時(shí)非同步切換：當(dāng)異軌衛(wèi)星間相位差不為0時(shí)，由H-ISL相連的衛(wèi)星(定義為同一行衛(wèi)星)相位不同，先后飛越極區(qū)邊界時(shí)，會(huì)出現(xiàn)同行衛(wèi)星H-ISL非同步中斷或重建問題。

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性給網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理和路由算法設(shè)計(jì)帶來巨大挑戰(zhàn)。目前用于屏蔽拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性的方法主要是虛擬節(jié)點(diǎn)(VN，Virtual Node)法。該方法通過對(duì)地理區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將每個(gè)網(wǎng)格作為虛擬節(jié)點(diǎn)并分配一個(gè)虛擬地址，將衛(wèi)星與地理網(wǎng)格一一對(duì)應(yīng)。同時(shí)衛(wèi)星采用地球足印固定模式，在運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)準(zhǔn)固定的地理網(wǎng)格，當(dāng)衛(wèi)星飛越對(duì)應(yīng)網(wǎng)格后由同軌道面下一顆衛(wèi)星接替，且繼承上一衛(wèi)星的虛擬節(jié)點(diǎn)地址和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)在虛擬節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的靜態(tài)拓?fù)洹?/p>

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

由于虛擬節(jié)點(diǎn)與地理區(qū)域綁定，當(dāng)考慮地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地理網(wǎng)格與其對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星經(jīng)度差越來越大，衛(wèi)星對(duì)該地理網(wǎng)格的天線偏轉(zhuǎn)角也越來越大，同時(shí)當(dāng)?shù)氐耐ㄐ叛鼋侵饾u減小,直至通信仰角減小至0。此時(shí)該軌道面內(nèi)衛(wèi)星無法繼續(xù)對(duì)該地理網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)覆蓋，虛擬拓?fù)浔黄劝l(fā)生重構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性屏蔽方法。具體技術(shù)方案如下：

一種低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性屏蔽方法，所述方法包括：

對(duì)于n₁個(gè)軌道面采用π型分布沿赤道均勻分布，每軌道面包含n₂顆均勻分布的衛(wèi)星的LEO極軌道星座，相鄰軌道間升交點(diǎn)赤經(jīng)差為ΔΩ＝π/n₁，同一軌道面內(nèi)相鄰衛(wèi)星相位差為ω_f＝2π/n₂，所有衛(wèi)星軌道高度相同且軌道傾角為近90°，當(dāng)相位因子為F時(shí)，異軌衛(wèi)星相位差為Δf＝2πF/(n₁n₂)，0≤F≤n₂-1，F(xiàn)為整數(shù)；

每個(gè)衛(wèi)星分配一個(gè)二元數(shù)組(v,h)作為虛擬節(jié)點(diǎn)的虛擬地址，表示其為第h個(gè)軌道面第v顆衛(wèi)星；

假定與衛(wèi)星運(yùn)行軌道平面保持相對(duì)靜止的天球，每個(gè)虛擬地址在天球中對(duì)應(yīng)的區(qū)域?yàn)楣潭▍^(qū)域；

通過更新衛(wèi)星虛擬地址實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與天球區(qū)域一一映射，h地址由西向東編號(hào)h＝1,2,...,n₁；v地址沿衛(wèi)星移動(dòng)方向編號(hào)v＝1,2,...,n₂；