[发明专利]一种超大规模卫星星座组网通信动态节点确定方法

说明书

本发明公开了一种超大规模卫星星座组网通信动态节点确定方法，具体为：计算卫星对地覆盖域或对空覆盖域的地心角和星下点的地心经度和地心纬度；求解其空间数据模型并进行分类修正和墨卡托投影，获得覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型，及卫星对天球的覆盖域墨卡托投影图和叠加多颗卫星覆盖域生成的星座覆盖图像，对超大卫星星座中的每一颗卫星计算可覆盖区域价值权重及该卫星可覆盖区域内可见卫星的价值权重和，并进一步确定在某一段时间内的节点卫星推荐序列，从所述节点卫星推荐序列获取动态节点。本发明可以快速和精确的确定星座中每颗卫星通信范围内可建立星间链路的其他卫星，并评价卫星的覆盖持续时间、区域范围等关键指标。

技术领域

本发明实施例涉及卫星组网通信技术领域，具体涉及一种超大规模卫星星座组网通信动态节点确定方法。

背景技术

近年来，航天大国提出了建设超大规模的低轨卫星并进行组网并提供通信服务的计划(有人称6G计划或6G计划替代品)，如starlink(spaceX)有12000颗以上的卫星以及获得许可，近期要增加到40000余颗卫星。

这种超大规模的卫星组网服务和工程必然是分步骤完成的，因此在组网过程中不是所有卫星对其他卫星的可通信性或者说可见性都相同，因此在进行通信服务或者星间通信时，有些卫星所在的位置更合适，这种卫星可称为通信的“节点”卫星，由于卫星围绕着地球旋转，且地球表面通讯需求分布也不尽相同，因此“节点”是动态确定的。

如何动态确定这些节点，尤其是如何在超大规模的卫星组网条件下快速的确定这些动态节点是待解决的关键问题。

发明内容

为此，本发明提供一种超大规模卫星星座组网通信动态节点确定方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种超大规模卫星星座组网通信动态节点确定方法，包括如下步骤：

步骤100、获取卫星地面探测背景下对目标天球表面的覆盖域，以及卫星深空探测背景下对目标天球表面，分别记为卫星对地覆盖域和对空覆盖域，并且分别计算卫星对地覆盖域和对空覆盖域的地心角；

步骤200、视地心为球心，把地心和卫星的连线与地球球面的交点定义为星下点，由球面三角公式得所述星下点的地心经度和地心纬度；

步骤300、基于地心角、星下点的地心经度和地心纬度，求解卫星对地覆盖域和对空覆盖域边界的空间数据模型；

步骤400、对所述卫星对地覆盖域和所述对空覆盖域的边界的空间数据模型依次进行分类修正和墨卡托投影处理，以获得覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型；

步骤500、通过GIS制图技术处理覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型，获得卫星对天球的覆盖域墨卡托投影图，以及叠加多颗卫星覆盖域生成的星座覆盖图像；

步骤600、对超大卫星星座中的每一颗卫星计算可覆盖区域价值权重及该卫星可覆盖区域内可见卫星的价值权重和，并进一步确定在某一段时间内的节点卫星推荐序列，从所述节点卫星推荐序列获取动态节点。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤100中所述卫星对地覆盖域在地球表面是以星下点为圆心的球冠，所述卫星对空覆盖域在目标天球表面是以星下点为圆心的球带；

卫星对地覆盖域地心角

卫星对空覆盖域内环地心角

卫星对空覆盖域外环地心角

其中，θ为卫星探测半锥角；R_e为地球半径，H_s为卫星高度；H_h为目标天球高度。