[发明专利]一种星地通信链路频率干扰仿真计算方法

说明书

本发明涉及计算机技术领域，公开了一种星地通信链路频率干扰仿真计算方法，其可针对仿真计算中的干扰及受扰评估计算等步骤的大规模计算任务，先根据受扰系统接收波束和时间切片对DataFrame数据集进行分区，然后并行地在Spark集群的且与各分区对应的节点中，利用UDF函数调用集总干扰算法输出得到对应的集总干扰结果数据，最后汇总各个受扰系统接收波束在各段时间切片的集总干扰结果数据，得到全仿真起止时段的星地通信链路频率干扰仿真计算结果，进而实现了整个计算任务并行化处理的目的，有效减少了整体计算耗时，提升了仿真计算效率，最终使整个系统以并行计算方式高效地完成大规模星地通信链路频率干扰仿真计算任务，满足实际工程需求。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体地涉及一种星地通信链路频率干扰仿真计算方法。

背景技术

近年来，随着卫星通信技术的快速发展，世界各国纷纷部署大规模互联网卫星星座，例如美国Space X的StarLink星座系统和OneWeb的卫星互联网星座，以及国内的行云工程、虹云工程和鸿雁工程等。卫星星座系统的大量部署，使得通信链路频率资源争夺愈加激烈。然而通信链路频率资源是有限的，在进行卫星系统建设前，需要对星地通信链路频率干扰情况进行仿真计算，验证卫星系统星地通信的可行性，高效地使用通信链路频率资源。

目前，国内外一般的星地通信链路频率干扰仿真计算系统，有如下缺陷：(1)只能在单台计算机上执行，整体计算耗时长，计算效率低；(2)主要基于传统关系型数据库，使得在仿真计算过程中，数据处理和存储速度慢；(3)在进行较大规模且较长周期的仿真计算时，在计算过程中常因单台计算机资源不足且无法横向扩展导致计算失败，稳定性和可靠性较差，无法满足较大规模星地通信链路频率干扰仿真计算的工程需求。

发明内容

为了解决现有星地通信链路频率干扰仿真计算系统所存在整体计算耗时长、效率低和无法满足较大规模仿真计算工程需求的问题，本发明目的在于提供一种星地通信链路频率干扰仿真计算方法，可实现整个计算任务并行化处理的目的，有效减少整体计算耗时，提升仿真计算效率，最终使整个系统以并行计算方式高效地完成大规模星地通信链路频率干扰仿真计算任务，满足实际工程需求。

本发明提供了一种星地通信链路频率干扰仿真计算方法，包括：

获取干扰系统及受扰系统的初始化配置信息，其中，所述初始化配置信息包含有公共配置信息，所述公共配置信息包含有仿真起止时长和仿真时间步长；

根据所述仿真时间步长确定切分粒度，并根据所述切分粒度对所述仿真起止时长进行时间片切分处理，得到多段时间切片，其中，所述切分粒度为N倍所述仿真时间步长，N为不小于10的预设自然数；

以所述多段时间切片为一个并行维度，将所述初始化配置信息中的且与仿真时间相关的配置信息切分为多个基于时间切片的配置信息，并将切分结果封装在DataFrame数据集中，然后根据卫星唯一标识使所述DataFrame数据集与所述初始化配置信息中的其它配置信息关联；

根据所述初始化配置信息和各个干扰卫星及各个受扰卫星在所述多段时间切片中的各段时间切片的星历数据，关联计算各个卫星及各个地面站在所述各段时间切片的所在位置，并将位置计算结果封装在所述DataFrame数据集中；

基于所述DataFrame数据集和所述初始化配置信息，通过调用波束覆盖算法计算得到各个星地链路对在所述各段时间切片的波束覆盖数据，并将所述波束覆盖数据封装在所述DataFrame数据集中；

基于所述DataFrame数据集和所述初始化配置信息，通过调用跟踪弧段算法计算得到各个收发波束对在所述各段时间切片的波束跟踪弧段结果，然后根据所述波束跟踪弧段结果、卫星配置信息、地面站配置信息和所述多个基于时间切片的配置信息，生成各个收发系统链路在所述各段时间切片的跟踪弧段数据，并将所述跟踪弧段数据封装在所述DataFrame数据集中，其中，所述卫星配置信息和所述地面站配置信息分别属于所述初始化配置信息；