[發明專利]一種基于矩形衛星覆蓋的大規模衛星網絡構建方法

有效

• 申請號: 202011263641.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112532297B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 周笛;姬思敬;盛敏;李建東;白衛崗;史琰
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W84/06
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種基于矩形衛星覆蓋的大規模衛星網絡構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、構建低軌和高/中軌衛星網絡環境，包括若干低軌衛星、若干高/中軌衛星，每一高/中軌衛星搭載一控制器，根據若干低軌衛星建立低軌衛星網絡拓撲構型，其中，每一高/中軌衛星搭載的控制器的可控跳數為J；

步驟2、定義最優控制器布設滿足最優控制器布設條件，最優控制器布設條件為使用最少的控制器實現對所有低軌衛星的非重復控制，且每個控制器控制的低軌衛星數量相同；

步驟3、構造高/中軌衛星對低軌衛星的矩形覆蓋模型，包括一跳覆蓋形狀和控制域形狀，其中，若一跳覆蓋形狀為矩形時，J＝1則控制域形狀為矩形，J＞1則控制域形狀為八邊形，若一跳覆蓋形狀為八邊形時，轉化一跳覆蓋形狀為矩形的情況處理；

步驟4、定義最優控制器布設單元為滿足最優控制器布設的最小高/中軌衛星控制器布設構型，并定義最優低軌衛星網絡拓撲單元為滿足最優控制器布設對應的低軌衛星網絡拓撲構型，若J＝1，則執行步驟5，若J＞1，則執行步驟6；

步驟5、構建矩形控制域形狀時的最優控制器布設單元和最優低軌衛星網絡拓撲單元，執行步驟9；

步驟6、根據若干高/中軌衛星控制器在環面網格圖上的垂直投影點確定若干八邊形控制域形狀，定義并構建八邊形控制域形狀間的基本位置關系、高/中軌衛星控制器間的基本距離關系；

步驟7、構建J＞1、I＝0且n＝2時的最優控制器布設單元和最優低軌衛星網絡拓撲單元，I定義為滿足最優控制器布設條件的第I種基本位置關系，I＝0,1，n為矩形一跳覆蓋形狀時橫向維度包含的最大低軌衛星數量，執行步驟9；

步驟8、構建J＞1、I＝1且n≥2時的基本最優控制器布設單元和最優低軌衛星網絡拓撲單元；

步驟9、幾何擴展最優低軌衛星網絡拓撲單元，構成一個規模更大的低軌衛星網絡，最優控制器布設單元也隨之相應擴展得到新的控制器布設單元，且新的控制器布設單元仍然滿足最優；

步驟10、根據衛星網絡規模和結構需求以及高/中軌衛星的一跳覆蓋形狀計算高/中軌衛星的軌道高度和覆蓋角度得到所有可行的軌道高度和衛星覆蓋角度組合，剔除高/中軌衛星軌道高度和覆蓋角度超出預設范圍的數值，以完成基于矩形衛星覆蓋的大規模衛星網絡的構建。

2.根據權利要求1所述的基于矩形衛星覆蓋的大規模衛星網絡構建方法，其特征在于，步驟1包括：

步驟1a、設低軌衛星集合為S_leo，建立環面網格圖近似表征低軌衛星網絡拓撲構型，其中環面網格圖的縱向維數為低軌衛星網絡的軌道數，環面網格圖的橫向維數為低軌衛星網絡每條軌道上的低軌衛星數；

步驟1b、設高/中軌衛星數量為Q，每一顆高/中軌衛星搭載一控制器，任意一控制器q＝1,...,Q管控J跳范圍內的V＝|C_q|顆低軌衛星，其中，C_q是被控制器q管控的低軌衛星所構成的集合。