[发明专利]低轨巨型星座网络端到端跳数快速估算方法

说明书

本发明公开了一种低轨巨型星座网络端到端跳数快速估算方法，包括：给定两端用户经纬度，计算两个接入卫星相位，计算两个接入卫星到各自升交点的经度差，计算两个接入卫星升交点的经度差，对两个接入卫星升交点的经度差进行归一化处理，计算异轨星间链路转发跳数，计算同轨星间链路转发相位差，对同轨星间链路转发相位差进行归一化处理，计算同轨星间链路转发跳数，计算两端用户对应的端到端总转发跳数。本发明的低轨巨型星座网络端到端跳数快速估算方法能够在路由生成前直接显式预估得到两个用户间的星间链路转发跳数，无需运行复杂的网络仿真软件。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种低轨巨型星座网络端到端跳数快速估算方法。

背景技术

低轨道卫星系统一般是指多个卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统，其中一系列均匀分布的卫星组成的集合称之为卫星星座。相比于传统的低轨卫星星座，低轨巨型卫星星座中卫星数目可达几百至上万个。

地面用户通过卫星转发连接另一端的地面用户是卫星网络的典型工作模式。当两端用户被不同卫星覆盖时，卫星间需建立一条星间链路(Inter-Satellite link，ISL)转发路径连接。用户直接连接的卫星称为用户的接入卫星，该路径的ISL转发次数称为该路径的跳数，为区别连接两接入卫星的跳数，通常将连接两地面用户所需的跳数称为端到端跳数。转发跳数是衡量卫星网络路由性能的一项关键指标，更多的转发跳数一般会导致更长的传输时延和转发处理时延，跳数越多则路由越复杂，路径的可靠性也越低。因此一般星间链路转发路径希望实现转发跳数最小化，若能在生成路由前计算或估算出跳数，则可以指导路由算法求解最优路径。

目前，主要采用两种方法计算卫星网络的端到端跳数，包括网络仿真方法和卫星间跳数计算方法。网络仿真方法通过先定义路由算法，再采用网络仿真的方式在生成具体路径的同时得到端到端跳数。卫星间跳数计算方法只考虑具体某两个卫星间的跳数，根据卫星星间链路连接方式和卫星的逻辑地址，将跳数转换为图论问题求解。

然而，网络仿真方法需使用专用的卫星网络仿真软件平台，仿真计算时间长，计算开销大，不利于理论分析，并且计算耗费与星座规模相关，随着卫星数目增加计算耗费迅速增加。卫星间跳数计算方法仅能直接计算已确知的卫星间的跳数，即已明确知道用户所连接的卫星在星座中的逻辑位置，才可计算两卫星间的跳数，而卫星-用户覆盖关系难以直接得到，即不能确定某时刻用户被哪个卫星覆盖，从而不能得到用户端到端的跳数。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种低轨巨型星座网络端到端跳数快速估算方法。

本发明公开了一种低轨巨型星座网络端到端跳数快速估算方法，所述方法用于估算低轨道倾斜轨道星座网络端到端跳数，包括：

给定两端用户经纬度；

根据两端用户经纬度，分别计算两个接入卫星相位；

根据两个接入卫星相位，分别计算两个接入卫星到各自升交点的经度差；

根据两个接入卫星到各自升交点的经度差，计算两个接入卫星升交点的经度差；

对两个接入卫星升交点的经度差进行归一化处理，以使两个接入卫星升交点的经度差归一化至[-π,π]范围；

根据归一化处理后的两个接入卫星升交点的经度差，计算异轨星间链路转发跳数；

根据异轨星间链路转发跳数，计算同轨星间链路转发相位差；

对同轨星间链路转发相位差进行归一化处理，以使同轨星间链路转发相位差归一化至[-π,π]范围；

根据归一化处理后的同轨星间链路转发相位差，计算同轨星间链路转发跳数；

计算两端用户对应的端到端总转发跳数。