[發明專利]基于約束滿足的低軌互聯網星座星地鏈路規劃方法

有效

• 申請號: 202110992515.4
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113612525B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 羅奇龍;孫超
• 申請（專利權）人: 陜西星邑空間技術有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 韓暢

本公開提供一種基于約束滿足的低軌互聯網星座星地鏈路規劃方法，涉及衛星技術領域，包括構建星地幾何可見模型；構建星間距離可見模型；根據星地幾何可見模型構建星地鏈路可見模型；根據星地鏈路可見模型獲取目標衛星與地面信關站設備之間的測量數據；確定約束條件；根據約束條件確定測量數據的有效性，并根據測量數據的有效性建立有效測量鏈路矩陣；確定星地組網規劃原則；根據星地組網規劃原則、約束條件和有效測量鏈路矩陣建立目標星地鏈路規劃模型；對目標星地鏈路規劃模型進行計算，得到星地鏈路資源調度結果。本公開解決了無星間鏈路的低軌星座在進行多任務調度時忽略星座構型以及星座軌道面均衡使用等規劃約束問題。

技術領域

本公開涉及衛星技術領域，尤其涉及基于約束滿足的低軌互聯網星座星地鏈路規劃方法。

背景技術

衛星星座(簡稱“星座”)是指由多顆衛星組成、衛星軌道形成穩定的空間幾何構型，衛星之間保持固定的時空關系，用于完成特定航天任務的衛星系統。中低軌星座中單顆衛星的軌道高度保持在500km～25000km的范圍之內，主要承擔的航天任務包括：通信、導航和對地觀測等。其中，互聯網星座是實現衛星互聯網的空間系統，將衛星作為互聯網的節點，利用低軌星座把互聯網轉移到天上，實現全球覆蓋的目的。

低軌互聯網星座是國家空間信息網絡基礎設施的重要組成部分，單星組網后的整個系統比單星更能容忍單點故障，最大限度的消除故障影響，能夠更有效地、可靠地為各種空間任務如氣象、環境與災害檢測、資源勘察、地形測繪、偵察、通信廣播和科學探測等提供通信服務。

地面系統，作為衛星互聯網系統的重要組成部分，可以完成衛星載荷以及衛星互聯網在軌運行管理等功能，以及解決互聯網星座運行期間遙控指令發送、遙測數據接收、遙感數據接收、衛星軌道預報與確定等保障的地面資源調度問題。每一個地面資源可同時跟蹤測量的衛星數目取決于設備體制和衛星的運行軌道。地面資源調度依據地面信關站及設備屬性信息、衛星軌道信息及平臺狀態和約束條件開展，根據任務規劃結果及用戶需求合理分配設備實施對群星星座的在軌運行管理提供支持。圖1是利用星座衛星組網后的內部星地網絡快速響應用戶需求的示意圖。

當前國內大多數低軌衛星均采用單星模式執行航天應用任務，很難實現全天候觀測并且面臨當執行特定應用任務的衛星失效后，該應用任務將受到嚴重影響。單星組網形成星群后，通過個體衛星間的協同操作和地面資源優化調度，能夠突破單星工作模式的局限性，具有更高的可靠性和靈活性，有效地提高了天地基測控通信鏈路優化管理，達到了快速響應用戶需求的目的。其次，對于無星間鏈路的低軌互聯網星座，需要根據地面信關站的布局和星座內部的星地網絡，實現信息快速傳輸，地面信關站測控資源的整體分配和使用情況將直接影響到衛星互聯網航天任務的最終完成度和資源利用率。因此，合理高效的資源調度是實現任務效益最大化的必要條件之一。

相關技術中，在低軌互聯網測控資源調度問題的研究中，只有以單星模式為調度對象展開的研究，還沒有針對群星組網后，從星座空間構型、資源協同控制等方面統一考慮星地鏈路規劃的研究。因此，本公開提出一種低軌互聯網星座星地鏈路規劃問題的解決方法。

發明內容

本公開實施例提供一種基于約束滿足的低軌互聯網星座星地鏈路規劃方法，能夠解決現有技術中無法實現群星組網后星地鏈路規劃的問題。所述技術方案如下：

根據本公開實施例的第一方面，提供一種基于約束滿足的低軌互聯網星座星地鏈路規劃方法，所述方法包括：

構建星地幾何可見模型；

構建星間距離可見模型；

根據所述星地幾何可見模型構建星地鏈路可見模型；

根據所述星地鏈路可見模型獲取目標衛星與地面信關站設備之間的測量數據；

根據所述星地幾何可見模型和所述星間距離可見模型確定約束條件；