[发明专利]基于卫星轨道信息辅助最佳加权信噪比的中继选择方法

摘要

本发明提出了一种基于轨道信息辅助最佳加权信噪比的中继选择方法，用于解决现有中继选择方法存在系统开销大和中继节点机会公平性低的技术问题，实现步骤包括：从低轨卫星通信中选取一颗主星，并获其与地面站通信时间；根据主星通信时间筛选卫星中继备选集合；初始化卫星中继备选集合中各卫星收益函数；根据卫星轨道信息计算卫星中继备选集合中各卫星对地面站的接收端信噪比；根据收益函数计算卫星备选中继集合中各卫星的加权因子；根据接收端信噪比和加权因子计算加权信噪比，选择加权信噪比最大的卫星作为中继卫星。本发明在保证传输性能的同时，降低了系统开销，提高了中继节点的机会公平性。

主权项

1.一种基于卫星轨道信息辅助最佳加权信噪比的中继选择方法，其具体步骤如下：(1)从低轨卫星通信系统中选取一颗主星，并获取该主星在24小时内与地面站通信的起始时刻t₀和终止时刻t₁；(2)利用主星通信的起始时刻t₀和终止时刻t₁，选取低轨卫星通信系统中与地面站可通信除主星外的其他卫星，得到卫星中继备选集合，实现步骤为：(2a)以秒为单位，对主星通信的起始时刻t₀和终止时刻t₁取整化简，得到取整后主星通信的起始时刻t₀′和终止时刻t₁'；(2b)获取低轨卫星通信系统中除主星以外所有卫星通信的起始时刻t_oj和终止时刻t_1j，其中j＝1,2,3…N，N是低轨卫星通信系统中除主星以外其他卫星的个数，同时以秒为单位，对低轨卫星通信系统中除主星以外所有卫星通信的起始时刻t_oj和终止时刻t_1j取整化简，得到取整后低轨卫星通信系统中除主星以外所有卫星通信的起始时刻t_oj'和终止时刻t_1j'；(2c)选取除主星以外的卫星的通信起始时刻t_oj'和终止时刻t_1j'在主星的通信起始时刻t₀′和终止时刻t₁'时间段内的所有卫星，作为卫星中继备选集合；(3)初始化系统时刻t＝t₀'，并初始化卫星中继备选集合中各卫星的收益函数u_i＝1，i＝1,2,3,…,n，其中n是卫星中继备选集合中卫星的个数；(4)获取系统时刻t时主星和卫星中继备选集合中各卫星的轨道信息，并利用这些轨道信息计算卫星中继备选集合中各卫星对地面站的接收端信噪比γ_i，实现步骤为：(4a)在系统时刻t时，分别获取主星、卫星中继备选集合中各卫星和地面站的经纬度坐标，并分别计算笛卡尔坐标系下主星、卫星中继备选集合中各卫星和地面站的坐标；(4b)根据笛卡尔坐标系下主星的坐标、卫星中继备选集合中各卫星的坐标和地面站的坐标，分别计算主星对地面站的距离d_SD、卫星中继备选集合中各卫星对地面站的距离和主星对卫星中继备选集合中各卫星的距离(4c)根据主星对地面站的距离d_SD、卫星中继备选集合中各卫星对地面站的距离和主星对卫星中继备选集合中各卫星的距离分别计算主星对地面站的路径损耗PL_SD、卫星中继备选集合中各卫星对地面站的路径损耗和主星对卫星中继备选集合中各卫星的路径损耗(4d)根据主星对地面站的路径损耗PL_SD、卫星中继备选集合中各卫星对地面站的路径损耗和主星对卫星中继备选集合中各卫星的路径损耗分别计算主星对地面站的接收端平均信噪比γ_SD、卫星中继备选集合中各卫星对地面站的接收端平均信噪比和主星对卫星中继备选集合中各卫星的接收端平均信噪比(4e)根据主星对地面站的接收端平均信噪比γ_SD、卫星中继备选集合中各卫星对地面站的接收端平均信噪比和主星对卫星中继备选集合中各卫星的接收端平均信噪比计算卫星中继备选集合中各卫星对地面站的接收端信噪比γ_i；(5)利用收益函数u_i计算卫星中继备选集合中各卫星的权重因子w_i；(6)计算加权信噪比w_iγ_i，并选取加权信噪比w_iγ_i中最大值对应的卫星作为系统时刻t时的中继卫星；(7)输出系统时刻t时中继卫星的编号；(8)判断系统时刻t是否大于主星与地面站通信的终止时刻t₁'，若是，主星与地面站通信的起始时刻t₀'和终止时刻t₁'内中继选择结束，否则，更新收益函数u_i，其中T₀为主星通信时间长度，p是此次通信中继节点消耗的功率，同时令系统时刻t＝t+1，并执行步骤(4)。