[发明专利]一种面向星间链路运行管理的时隙规划方法

说明书

本发明提供了一种面向星间链路运行管理的时隙规划方法，规划主要包括以下几步：统计时隙资源及规划周期，划分不同资源类型，地面站与境内星等时隙间隔均匀建链，根据运控约束补充建链，根据测控约束补充建链，从而建立导航系统星间链路时隙规划。通过引入负载均衡策略，使星间链路的传输时延、几何构型均可以达到良好的业务指标水平。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种面向星间链路运行管理的时隙规划方法。

背景技术

导航卫星星座能够利用星间链路通信和进行测距，实现自主导航，借助转发测控信号来达到间接测控。尤其是通过星间链路还可以实现星地联合定轨,提高导航定位精度，对地面站过少的国家大有益处。所以星间链路是可以很好的解决导航卫星星座地面站数量与位置受限的难题，是导航系统发展的必然趋势。为实现以上功能，需要全部星座中的卫星通过无线链路达到全连通，并且卫星自主定轨也要求每颗卫星都有轨道间星间链路。不过，星座拓扑结构复杂，需求和边界条件繁多，而且还有时变空变的特点。星间链路的时隙拓扑设计实现了规划与调度星间链路的相关资源。它是整个系统的顶层方案,是整个星间链路的核心，并且影响星地联合定轨和自主定轨的精度。因此开展星间链路时隙拓扑设计具有重要意义。

目前，星间链路时隙拓扑设计，大多以优化卫星几何构型(DOP值)为优化目标，随着DOP值的减小，其对卫星定轨精度的改善效果将变得非常有限。如果一味追求几何构型的最优化，会在一定程度上浪费了星间链路资源。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种面向星间链路运行管理的时隙规划方法，其包括以下步骤：

步骤1、统计时隙资源及规划周期：时隙是拓扑设计的最小单元，为两个节点(地面站、卫星)一次建链的持续时长；一分钟内时隙数量＝一分钟/两个节点一次建链的持续时长；通常为了减少数据传输量，在一周期内每分钟时隙是相同的；时隙表数＝周期数量＝星间链路规划总时长/周期持续长度；

步骤2、划分不同资源类型：根据周期内卫星与地面站可视关系，将卫星划分为境内星和境外星；与地面站可见的卫星为境内星，境内星和地面站在本周期内可以建链；与地面站不可见的卫星为境外星，境外星和地面站在本周期内不可以建链；根据每个周期内一颗卫星与其他卫星可视关系，可以将其他卫星划分为可见卫星集合和不可见卫星集合；可见卫星集合中的卫星可以在本周期内与所述卫星建链；不可见卫星集合中的卫星不可以在本周期内与所述卫星建链；

步骤3、地面站与境内星等时隙间隔均匀建链：境内星与地面站建链，可以实现星地数据互传；在每分钟内，境内星应与地面站等时隙间隔均匀建链；这样建链，有利于将与境内星建链的其他卫星以及境内星本身的数据，尽快地与地面站实现互传，有助于减少时延；

步骤4、根据运控约束补充建链：由于高轨道卫星不能作为运控时频体系下的境内星，所以此时高轨道卫星要先从境内星集合中去除；根据业务需求不同，需要每分钟境外星至少与2颗去除高轨道卫星的境内星一跳建链；

步骤5、根据测控约束补充建链：由于所述步骤3中进行星地建链的过程中，已经尽可能实现星地链路的均匀分散建链；在本步骤中，主要进行境外星与境内星建链；由此，打通境外星-境内星-地面站的链路，实现境外星与地面站信息相互传输。

进一步地，所述步骤3中，地面站与境内星等时隙间隔均匀建链包括具体以下几步：

步骤31、设置星地建链时隙间隔：若时隙间隔太大，会导致星地链路建立稀疏，星地传输能力无法满足需求；若时隙间隔太小，会出现资源抢占；

步骤32、将境内星分配到地面站：依次遍历每一颗境内星，分别从可选(可见)地面站中，选出已分配境内星个数最少的一个地面站，将所述待规划境内星分配给所述地面站；

步骤33、星地均匀建链：依次遍历每一个地面站，根据步骤31所述间隔，对步骤32规划好的境内星和地面站，在一分钟内等时隙间隔建链。