[发明专利]基于约束满足的低轨互联网星座星地链路规划方法

说明书

本公开提供一种基于约束满足的低轨互联网星座星地链路规划方法，涉及卫星技术领域，包括构建星地几何可见模型；构建星间距离可见模型；根据星地几何可见模型构建星地链路可见模型；根据星地链路可见模型获取目标卫星与地面信关站设备之间的测量数据；确定约束条件；根据约束条件确定测量数据的有效性，并根据测量数据的有效性建立有效测量链路矩阵；确定星地组网规划原则；根据星地组网规划原则、约束条件和有效测量链路矩阵建立目标星地链路规划模型；对目标星地链路规划模型进行计算，得到星地链路资源调度结果。本公开解决了无星间链路的低轨星座在进行多任务调度时忽略星座构型以及星座轨道面均衡使用等规划约束问题。

技术领域

本公开涉及卫星技术领域，尤其涉及基于约束满足的低轨互联网星座星地链路规划方法。

背景技术

卫星星座(简称“星座”)是指由多颗卫星组成、卫星轨道形成稳定的空间几何构型，卫星之间保持固定的时空关系，用于完成特定航天任务的卫星系统。中低轨星座中单颗卫星的轨道高度保持在500km～25000km的范围之内，主要承担的航天任务包括：通信、导航和对地观测等。其中，互联网星座是实现卫星互联网的空间系统，将卫星作为互联网的节点，利用低轨星座把互联网转移到天上，实现全球覆盖的目的。

低轨互联网星座是国家空间信息网络基础设施的重要组成部分，单星组网后的整个系统比单星更能容忍单点故障，最大限度的消除故障影响，能够更有效地、可靠地为各种空间任务如气象、环境与灾害检测、资源勘察、地形测绘、侦察、通信广播和科学探测等提供通信服务。

地面系统，作为卫星互联网系统的重要组成部分，可以完成卫星载荷以及卫星互联网在轨运行管理等功能，以及解决互联网星座运行期间遥控指令发送、遥测数据接收、遥感数据接收、卫星轨道预报与确定等保障的地面资源调度问题。每一个地面资源可同时跟踪测量的卫星数目取决于设备体制和卫星的运行轨道。地面资源调度依据地面信关站及设备属性信息、卫星轨道信息及平台状态和约束条件开展，根据任务规划结果及用户需求合理分配设备实施对群星星座的在轨运行管理提供支持。图1是利用星座卫星组网后的内部星地网络快速响应用户需求的示意图。

当前国内大多数低轨卫星均采用单星模式执行航天应用任务，很难实现全天候观测并且面临当执行特定应用任务的卫星失效后，该应用任务将受到严重影响。单星组网形成星群后，通过个体卫星间的协同操作和地面资源优化调度，能够突破单星工作模式的局限性，具有更高的可靠性和灵活性，有效地提高了天地基测控通信链路优化管理，达到了快速响应用户需求的目的。其次，对于无星间链路的低轨互联网星座，需要根据地面信关站的布局和星座内部的星地网络，实现信息快速传输，地面信关站测控资源的整体分配和使用情况将直接影响到卫星互联网航天任务的最终完成度和资源利用率。因此，合理高效的资源调度是实现任务效益最大化的必要条件之一。

相关技术中，在低轨互联网测控资源调度问题的研究中，只有以单星模式为调度对象展开的研究，还没有针对群星组网后，从星座空间构型、资源协同控制等方面统一考虑星地链路规划的研究。因此，本公开提出一种低轨互联网星座星地链路规划问题的解决方法。

发明内容

本公开实施例提供一种基于约束满足的低轨互联网星座星地链路规划方法，能够解决现有技术中无法实现群星组网后星地链路规划的问题。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种基于约束满足的低轨互联网星座星地链路规划方法，所述方法包括：

构建星地几何可见模型；

构建星间距离可见模型；

根据所述星地几何可见模型构建星地链路可见模型；

根据所述星地链路可见模型获取目标卫星与地面信关站设备之间的测量数据；

根据所述星地几何可见模型和所述星间距离可见模型确定约束条件；