[发明专利]一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法及系统

权利要求书

1.一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将一个卫星系统周期内的卫星网络动态拓扑结构分离成静态拓扑结构，读取所有卫星星下点位置并计算每颗卫星的对地覆盖带宽；

S2、遍历所有卫星，根据卫星星下点位置计算每个时刻任意两个卫星之间能否建立星间链路，得到卫星之间的可见性；

S3、将全球用户网格化并构建全球用户位置业务模型；

S4、根据卫星星下点位置、每颗卫星的对地覆盖带宽和全球用户位置业务模型中的用户位置，计算每个时刻用户端的可视卫星，得到卫星与用户的可见性；

S5、根据全球用户位置业务模型和卫星与用户的可见性计算每颗卫星实时承载的业务量，得到卫星集合SAT_Traffic_k；

S6、根据预设的约束条件，以最小化通信时延和最大化馈电链路数据传输速率为目标，构建目标函数；

S7、给定一组侯选信关站位置，基于卫星与用户的可见性、卫星之间的可见性、卫星与信关站的可见性和每颗卫星承载的业务量，确定在单星最大容量和馈电链路最大容量的限制下能实现的L条通信链路，计算目标函数的适应度；

S8、给定信关站数量M，采用遗传算法优化信关站选址，搜索得到一组具有最大适应度的信关站位置。

2.根据权利要求1所述一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法，其特征在于，计算每颗卫星的对地覆盖带宽S_w的公式如下：

上式中，R_e为地球半径，h为卫星高度，S'为卫星星下点，O为地心，A为处于最小仰角的用户点，θ为用户最小仰角。

3.根据权利要求2所述一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法，其特征在于，所述遍历所有卫星，根据卫星星下点位置计算每个时刻任意两个卫星之间能否建立星间链路，得到卫星之间的可见性这一步骤，两颗卫星建立星间链路，其位置必须满足以下条件：

上式中，R_e为地球半径，h为卫星高度，α为两颗卫星之间的地心角，H_p为星间链路与地球表面的距离。

4.根据权利要求3所述一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法，其特征在于，所述将全球用户网格化并构建全球用户位置业务模型具体为根据本地区的人口数量、经济发展程度和用户类型不同特点置以加权因子计算，得到全球用户位置业务模型，公式表示如下：

U_i＝ρ₁×ρ₂×pop_i×300kbps

上式中，U_i表示第i个用户区的业务量，pop_i为第i个用户区的人口数，ρ₁为当地经济发展加权因子，ρ₂为当地使用卫星通信的用户比例。

5.根据权利要求4所述一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法，其特征在于，计算每个时刻用户端的可视卫星的计算公式如下：

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

上式中，和C分别为卫星星下点S'与用户B之间的弧长和地心角，S'的经纬度为(LatS,LonS)，B的经纬度为(LatB,LonB)，按照0°经线基准，东经取正，西经取负，北纬取90°减去纬度，南纬取90°加上纬度，经过上述处理后的星下点S'与用户B的经纬度分别表示为(MLatS,MLonS)和(MLatB,MLonB)，若则认为用户B能与卫星S通信，即卫星S与用户B可视。