[發明專利]一種寬帶低軌衛星通信系統的信關站選址方法及系統

有效

• 申請號: 202110332312.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113078940B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陳翔;熊聰;彭福洲;邱繼云
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

1.一種寬帶低軌衛星通信系統的信關站選址方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將一個衛星系統周期內的衛星網絡動態拓撲結構分離成靜態拓撲結構，讀取所有衛星星下點位置并計算每顆衛星的對地覆蓋帶寬；

S2、遍歷所有衛星，根據衛星星下點位置計算每個時刻任意兩個衛星之間能否建立星間鏈路，得到衛星之間的可見性；

S3、將全球用戶網格化并構建全球用戶位置業務模型；

S4、根據衛星星下點位置、每顆衛星的對地覆蓋帶寬和全球用戶位置業務模型中的用戶位置，計算每個時刻用戶端的可視衛星，得到衛星與用戶的可見性；

S5、根據全球用戶位置業務模型和衛星與用戶的可見性計算每顆衛星實時承載的業務量，得到衛星集合SAT_Traffic_k；

S6、根據預設的約束條件，以最小化通信時延和最大化饋電鏈路數據傳輸速率為目標，構建目標函數；

S7、給定一組侯選信關站位置，基于衛星與用戶的可見性、衛星之間的可見性、衛星與信關站的可見性和每顆衛星承載的業務量，確定在單星最大容量和饋電鏈路最大容量的限制下能實現的L條通信鏈路，計算目標函數的適應度；

S8、給定信關站數量M，采用遺傳算法優化信關站選址，搜索得到一組具有最大適應度的信關站位置。

2.根據權利要求1所述一種寬帶低軌衛星通信系統的信關站選址方法，其特征在于，計算每顆衛星的對地覆蓋帶寬S_w的公式如下：

上式中，R_e為地球半徑，h為衛星高度，S'為衛星星下點，O為地心，A為處于最小仰角的用戶點，θ為用戶最小仰角。

3.根據權利要求2所述一種寬帶低軌衛星通信系統的信關站選址方法，其特征在于，所述遍歷所有衛星，根據衛星星下點位置計算每個時刻任意兩個衛星之間能否建立星間鏈路，得到衛星之間的可見性這一步驟，兩顆衛星建立星間鏈路，其位置必須滿足以下條件：

上式中，R_e為地球半徑，h為衛星高度，α為兩顆衛星之間的地心角，H_p為星間鏈路與地球表面的距離。

4.根據權利要求3所述一種寬帶低軌衛星通信系統的信關站選址方法，其特征在于，所述將全球用戶網格化并構建全球用戶位置業務模型具體為根據本地區的人口數量、經濟發展程度和用戶類型不同特點置以加權因子計算，得到全球用戶位置業務模型，公式表示如下：

U_i＝ρ₁×ρ₂×pop_i×300kbps

上式中，U_i表示第i個用戶區的業務量，pop_i為第i個用戶區的人口數，ρ₁為當地經濟發展加權因子，ρ₂為當地使用衛星通信的用戶比例。

5.根據權利要求4所述一種寬帶低軌衛星通信系統的信關站選址方法，其特征在于，計算每個時刻用戶端的可視衛星的計算公式如下：

C＝sin(MLatS)·sin(MLatB)·cos(MLonS-MLonB)+cos(MLatS)·cos(MLatB)

上式中，和C分別為衛星星下點S'與用戶B之間的弧長和地心角，S'的經緯度為(LatS,LonS)，B的經緯度為(LatB,LonB)，按照0°經線基準，東經取正，西經取負，北緯取90°減去緯度，南緯取90°加上緯度，經過上述處理后的星下點S'與用戶B的經緯度分別表示為(MLatS,MLonS)和(MLatB,MLonB)，若則認為用戶B能與衛星S通信，即衛星S與用戶B可視。