CN108700669A - 卫星通信系统中的终端调度方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种使用卫星星历表数据来为卫星通信系统中的终端调度唤醒时间以便延长终端的电池寿命的方法。终端周期性地评估存储的星历表数据以确定它是有效的、最近有效的、还是无效的。当星历表数据是有效的时，终端可以调度唤醒时间来发射或接收更新的星历表数据。对于最近有效的星历表数据，终端计算可能的卫星通过窗口，并且调度唤醒时间。对于无效的数据，终端以短于预期的卫星通过持续时间的周期来周期性地唤醒和监听。它可以在休眠短于预期的卫星通过持续时间的时间量并且重复之前重复该处理几次。附加的网关信标可以用于提供星历表数据，卫星还可以提供关于信标地点的信息。

Description

卫星通信系统中的终端调度方法

优先权文件

本申请要求标题为“卫星通信系统中的终端调度方法”并且于2016年2月25日提交的澳大利亚临时专利申请No.2016900685的优先权，该申请的内容特此全部通过引用并入。

技术领域

本公开涉及卫星通信系统。以具体形式来说，本公开涉及卫星通信系统中的终端调度。

背景技术

对于安置在偏远区域中的小型低成本传感器和器件来说，对机器与机器连接的需求日益增长。示例应用包括对于农业传感器(诸如土壤水分探头、水灌溉泵和水箱水平面计量器)的遥测。家畜跟踪和其他资产跟踪是其他感兴趣应用。船舶应用包括测量洋流和海水温度的海洋漂流物。

这些应用中的许多应用位于没有地面通信网络(诸如蜂窝)的区域中，并且部署专用的局域无线解决方案的成本过高。对于这样的应用，基于卫星的解决方案是吸引人的。近地轨道中的低成本微卫星或纳米卫星可以为这样的应用提供成本有效的全球覆盖。在这样的系统中，近地轨道卫星可以在它通过头顶时向基于地面的用户终端提供间歇通信机会。在一些情况下，可能有利的是用部署在陆地上的网关来增加卫星服务，以使得位于网关的范围内的终端可以直接通信，而无需等待卫星到头顶。这既可以减小卫星通信链路上的负载，又可以提供其他益处，诸如缩小的延时。

终端电池寿命是这样的系统中的关键参数，因为这些装置是部署在电池更换昂贵或不可能的偏远区域中的。期望电池寿命尽可能地长。从而，期望在大部分时间内使终端保持关掉或处于深度休眠模式并且只有在期望通信时才唤醒。如果终端醒过来进行通信并且在视野范围内没有卫星或者在范围内没有网关，则这导致电力浪费并且电池寿命缩短。

如果终端不知道它何时在卫星的占地中，则它不知道何时开启和通信。即使卫星在头顶上，它也可能不能应答从终端成功地接收到数据(开环操作)。该问题的一种方法是以短周期(例如，5分钟)周期性地唤醒以使得它被保证在卫星通过期间(通过持续时间可能为10分钟)在某个点处通信。虽然这将奏效，但是极其浪费能量并且大大地缩短了电池寿命。

可替代地，如果卫星可以应答从终端成功地接收到发射(闭环操作)，则终端可以等待这样的应答，如果没有任何内容被接收到，则进入休眠模式，并且稍后在某个时间再试一次。然而，该方法可能仍需要在卫星不在头顶上的情况下进行许多次失败的发射尝试。终端仍需要频繁地醒过来尝试发射，唯一真实的益处是，一旦它知道它的消息已经被成功地接收到，它就可以停止。

对于终端的进一步的问题是如何优化它的发射。例如，如果它所在的地理区域拥挤(许多终端)，则这些终端可能希望选择与人烟稀少的区域中的发射策略不同的发射策略(负载均衡)。然而，因为占地通常非常大，所以终端不能确定该信息，所以不知道系统负载。另一例子是，超出终端范围的陆地干扰物正在引起卫星看见的干扰。例如，干扰物可能离终端有1000km，但是干扰物和终端这二者都同时被卫星看见。终端将得益于避开干涉物所用的信道，但是没有意识到问题。

因此需要提供用于调度这样的通信系统中的终端操作的改进方法或者至少提供现有方法的有用的替代方案。

发明内容

根据第一方面，提供了一种卫星通信系统中的终端的操作方法，该方法包括：

a)终端接收并存储星历表数据，所述星历表数据包括有效性数据；

b)基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据，其中终端在调度的唤醒时间之间进入休眠状态，并且在调度的唤醒时间被唤醒；

c)在调度的唤醒时间唤醒终端，并且在回到休眠之前执行以下步骤：

d)获得终端的位置和全球时间的估计；

e)基于终端位置和全球时间估计来确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的；

f)如果存储的星历表数据是有效的，则将数据发射到卫星或尝试从卫星接收更新的星历表数据；

g)如果存储的星历表数据是最近有效的，则基于存储的星历表数据来估计一组可能的卫星通过窗口，并且调度一组热唤醒时间，在所述热唤醒时间期间，终端被唤醒以尝试接收更新的星历表数据；

h)如果星历表数据是无效的，则终端被调度进入休眠并且周期性地唤醒并尝试在唤醒之间以短于预期的卫星通过持续时间的周期接收更新的星历表数据，如果接收更新的星历表数据的尝试成功，则终端回到休眠，并且终端重复该步骤，直到它成功地接收到星历表数据为止；

i)其中当在步骤f)、g)或h)接收到更新的星历表数据时，存储星历表数据，并且重复调度步骤b)。

在一种形式中，在步骤f)、g)或h)中，接收更新的星历表数据的每次尝试包括终端在最大尝试持续时间段t内监听，除非它在监听时成功地接收到星历表数据。在进一步的形式中，在步骤f)、g)或h)中，接收更新的星历表数据的每次尝试包括多达预定的最大次数n的一系列重复尝试，除非它在监听时成功地接收到星历表数据，其中它在每次尝试之间暂停。

在一种形式中，在步骤b)中，调度多个唤醒时间，所述唤醒时间中的至少一个是改善未来的唤醒时间的唤醒时间，并且包括终端基于在步骤d)中获得的终端的位置和全球时间的当前估计来重新计算未来的被调度的唤醒时间。

在一种形式中，其中终端监视卫星遥测、跟踪和命令/控制(TT&C)信道或卫星信标或网关信标中的一个或多个，如果TT&C信道或卫星信标或网关信标被检测到，则终端被唤醒以在回到休眠之前执行步骤d)至i)。在进一步的形式中，终端无源地监视TT&C信道或卫星信标或网关信标中的一个或多个。

在一种形式中，在步骤i)中，在更新的星历表数据被接收到之后，终端监听网关信标，如果网关信标被检测到，则终端监听并接收网关位置，并且将网关位置存储在网关的数据库中。在一种形式中，在步骤f)、g)或h)中，终端在尝试从卫星接收更新的星历表数据之前监视网关信标的存在，如果网关信标被检测到，则终端监听并接收网关位置，将网关位置存储在网关的数据库中，并且从网关信标接收更新的星历表数据。在一种形式中，在步骤f)或i)中，终端对卫星或网关信标执行时间交织的监视，并且从卫星和网关中的首先被检测到的无论哪个接收更新的星历表数据。

在一种形式中，终端被配置为除了星历表数据之外、从卫星或网关信标还接收性能数据和/或能力数据，该数据用于确定何时调度唤醒时间用于发射数据。

在一种形式中，在步骤h)中，终端在清醒时发射数据。

在一种形式中，星历表数据在第一预定时间段内是有效的，在第一预定时间段之后的第二预定时间段内是最近有效的，在第二预定时间段之后是无效的，确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的是基于在步骤d)中获得的全球时间的估计。

在一种形式中，确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的是基于准确度分布图、用于最近有效的准确度阈值和用于无效的准确度阈值。

在一种形式中，当比存储的星历表数据更近的星历表数据被接收到并且所述至少一个唤醒时间包括至少一个未来的唤醒时间时，终端基于接收的星历表数据以及在步骤d)中获得的终端的位置和全球时间的当前估计来重新计算所述至少一个未来的唤醒时间。

根据第二方面，提供了一种卫星通信中的终端设备，该终端设备包括：

接收器设备；

发射设备；

定位和定时模块；

处理器；以及

存储器，其中存储器包括执行第一方面的方法的指令。

根据第三方面，提供了一种包括多个第二方面的终端设备和多个卫星的卫星通信，其中卫星中的一个或多个被配置为将关于所述多个卫星的星历表数据发射到所述多个终端。

根据第四方面，提供了一种卫星通信中的终端设备，该终端设备包括：

接收器设备，其被配置为接收卫星通信系统中的一个或多个卫星或网关发射的星历表数据，并且被配置为从网关接收信标发射；

发射设备，其被配置为将数据发射到卫星通信系统中的一个或多个卫星或网关；

定位和定时模块，其被配置为估计终端的位置和全球时间；

存储器，其用于存储接收的星历表数据；

警报模块，其被配置为在一个或多个调度的唤醒时间将终端设备从休眠状态唤醒到清醒状态；以及

调度模块，其被配置为基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据并且当在处于清醒状态时一个或多个终端操作完成时将终端置于休眠状态；

并且其中当唤醒时，调度模块从定位和定时模块请求终端的位置和全球时间，并且被配置为基于终端位置和全球时间估计来确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的，

如果存储的星历表数据是有效的，则终端被配置为将数据发射到卫星或尝试从卫星接收更新的星历表数据，

如果存储的星历表数据是最近有效的，则调度器被配置为基于存储的星历表数据来估计一组可能的卫星通过窗口并且调度一组热唤醒时间，在所述热唤醒时间期间，终端被唤醒以尝试接收更新的星历表数据，

如果星历表数据是无效的，则终端被调度进入休眠并且周期性地唤醒并尝试在唤醒之间以短于预期的卫星通过持续时间的周期接收更新的星历表数据，如果接收更新的星历表数据的尝试成功，则终端被配置为回到休眠，并且终端重复该步骤，直到它成功地接收到星历表数据为止，并且

当接收到更新的星历表数据时，将星历表数据存储在存储器中，并且调度器基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据并且当在处于清醒状态时一个或多个终端操作完成时将终端置于休眠状态。

附图说明

将参照附图来讨论本公开的实施例，其中：

图1A、1B和1C是根据实施例的卫星通信系统的示意图；

图2A是根据实施例的终端设备的操作方法的第一部分的流程图；

图2B是根据实施例的终端设备的操作方法的第二部分的流程图；

图2C是根据实施例的终端设备的操作方法的第三部分的流程图；

图2D是根据实施例的终端设备的操作方法的第四部分的流程图；

图3是根据实施例的通信系统中的随着卫星通过机会而变化的、终端的估计的电池寿命；

图4是根据实施例的通信系统的组件的示意图；

图5是例示说明根据实施例的终端在冷启动状态下的监听时间的示意图。

在以下描述中，相似的标号在附图中始终指代相似的或对应的部分。

具体实施方式

图1A、1B和1C是根据实施例的卫星通信系统1的示意图。系统1的主要组件是终端10、卫星20、地球站30和网关40。

终端10是部署在陆地上的具有与卫星20通信(当卫星在视野中时)和与网关40通信(当在范围中时)的能力的通信装置。在图1A至1C所示的实施例中，示出了四个终端11、12、13、14、四个卫星21、22、23、24、一个地球站30和一个网关40。

终端配备有确定它们的位置和粗略全球定时的定位和定时模块。例如，定位模块可以是全球导航卫星系统(GNSS)或全球定位系统(GPS)接收器模块、辅助GPS接收器模块、或用于类似的定位系统(诸如使用高海拔和/或陆地发射机的那些)的接收器模块。通过全球定时，我们意指与约定的全球时间一致的时间，例如，GPS时间。这也可以是卫星系统维护的系统时钟。对于下面描述的我们的调度解决方案的目的来说，该时间参考无需非常准确，例如，准确到几秒内将就足够了。类似地，位置无需非常准确，例如，准确到几百米内将就足够了。

存在一个或多个卫星20的星群。这些卫星在轨道中，并且在任何情况下仅看见地球的表面的某个区域(占地)。卫星可以仅与它们的占地内的基于地面的终端通信。例如，在图1A中，卫星21具有包括终端11的占地25，在图1B中，卫星22具有包括终端12和13的占地26。卫星21因此可以与终端11通信，但是不同时与终端12和13通信(对于卫星22是反过来的)。

例如，海拔700km处的近地轨道中的卫星将具有直径约为5000km的占地，并且每90分钟绕地球运行。它将在地球上的特定点处、一次在大约10分钟内在视野中。根据维度和轨道倾角，每天可能只有几次这样的通过。极近地轨道中的卫星通常每天四次看见地球的表面上的每个点，成对通过相隔九十分钟，与下一对通过分开最多十二个小时。

在一些实施例中，每个卫星或多组卫星可以具有不同的能力和性能特性。能力数据是描述卫星的能力(诸如频率、发射和接收能力、可以被支持的多个用户的数量、天线、硬件、射束图型、增益等)的数据。性能数据是描述卫星的性能的数据。该数据可以既是卫星相关的，又是地点相关的。例如，可以访问某些接收频率信道的卫星在一个国家、处于该频率的强干扰物所在的地方可能具有较差的性能。

卫星星历表数据是描述卫星的轨道参数的数据——这是地点相关的通过调度数据，或者简称为调度数据。为了简单起见并且帮助理解，术语星历表数据将用于整个说明书中。然而，要理解的是，在本说明书的上下文中，星历表数据(或者更明确地，卫星星历表数据)要被认为是等同于地点相关的通过调度数据。

因为存在与轨道的预测和测量相关联的不确定性，所以星历表数据(或调度数据)在某个时间之后到期，并且需要被定期更新(即，被重新估计/重新计算)。星历表数据可以随着时间的过去被分配固定的到期日期和/或准确度分布图。准确度分布图可以为随着时间而变化的星历表数据的有效性或准确度的概率估计或置信区间的形式。该准确度信息可以是针对整个集合的星历表数据(即，所有卫星)提供的，或者是针对轨道参数或卫星的子集提供的，或者准确度或置信区间可以被分配给单个的参数。准确度信息可以在固定的日期和时间(例如，每3个小时)作为准确度估计/值提供，或者可以使用估计的准确度降至低于设置的阈值的日期/时间。例如，可以提供一个或多个准确度阈值或概率阈值的一个集合，诸如选自常见值(诸如99％、95％、90％、75％、67％、50％、33％、25％、10％、5％或1％)的阈值。然而，要理解的是，可以提供其他阈值或计算方法。例如，参数可以作为均值和方差估计提供，包括鲁棒估计器的使用。

所有的卫星都能够与地球站的网络通信，但是可能具有不同的终端发射和接收能力。也就是说，从终端的角度来讲，卫星可以被配置为仅接收、仅发射，或者被配置为既接收、又发射(但是不一定是响应地)。发射和/或接收频带可以是不同的，并且在卫星之间可以是不同的。通信链路可以是存储并转发的数字弯管(信号被卫星采样，并且在稍后某个时间被数字地下载到地球站)或线性弯管(当终端和地球站这二者同时在占地中时，卫星充当无源继电器)。卫星可以具有不同的装备，例如，导致不同的性能特性的不同的天线或放大器。

仅接收卫星可能没有应答来自终端的发射的能力。图1B中的卫星22是仅接收卫星的例子，因为它可以接收其占地26内的终端12、13发射的终端数据15、16。如所提及的，仅接收卫星可以与地球站30通信，包括发射到地球站。图1C中的卫星24是仅接收卫星的例子，该卫星被示为向卫星地球站30发送(即，发射)存储的在先前的轨道绕行期间从终端接收的终端数据以及性能数据。

仅发射卫星具有将数据发射到终端的能力，但是没有从终端接收数据的能力。图1A中的卫星21是仅发射卫星21的例子，在该实施例中，仅发射卫星21将星历表、能力和性能数据2发射到其占地25中的终端11。然而，要注意的是，发射数据可以是星历表、能力或性能数据中的一个或多个。其他数据也可以被发射。如所提及的，仅发射卫星可以与地球站30通信，包括从地球站接收发射。图1C中的卫星23是仅发射卫星的例子，该卫星被示为从卫星地球站30接收星历表、能力和性能数据2。这然后被卫星存储，并且可以在其轨道绕行期间被发射到任何监听发射器。

发射和接收卫星可以将数据发射到终端并且从终端接收数据。然而，在一些实施例中，这些能力不是响应的或交互的。也就是说，卫星可能没有发射应答或对发射终端做出响应的能力。例如，卫星可以能够将预存的消息或数据发射到终端(例如，星历表数据)，但是它可能不能交互式地对从终端接收的消息做出响应。

地球站30是被卫星操作者为了控制卫星接收从终端发射的数据(要么在存储并转发模式下，要么是弯管)并且将数据发射到终端(再次要么在存储并转发模式下，要么是弯管)的目的用来与卫星通信的陆地设施。用于地球站与卫星的通信的无线电信道可以不同于卫星-终端通信的那些。所述系统可以使用一个或多个地球站，每个地球站30连接到网络运营中心50。网络运营中心可以与卫星地球站是一致的。网络运营中心50充当所述系统的命令和控制中心，并且存储和/或向卫星地球站提供星历表数据52、能力数据54和地点相关的性能数据56以用于发射到星群中的卫星。该数据可以由位于网络运营中心50的模块产生，或者由第三方提供。网络运营中心50还管理经由卫星网络收集的并且被中继转发给地球站的终端数据的存储。终端数据可以被存储在网络运营中心处，或者被转发给数据仓库或用户。网络运营中心还可以连接到互联网58以允许共享数据。

星历表数据模块52对星群中的每个卫星计算并更新星历表数据、或者更一般地说是地点相关的通过调度数据。在一个实施例中，使用计算机模型和考虑已知位置、轨道动态方程、相对论效应、估计误差等的跟踪数据来计算或估计星历表数据和不确定性(即，准确度)。更新可以是连续地提供的，例如，当任何新的信息被获得(诸如新的跟踪数据)时、在调度的时间、或者周期性地(诸如每个小时、每6个小时、每12个小时、每天等)。估计也可以是按需提供的。例如，当卫星靠近地面站30时，地面站可以向网络运营中心请求更新的星历表以用于上传到卫星。还将理解的是，在一些实施方案中，基于星历表数据何时被上传到单个的卫星，不同的卫星将具有不同的星历表数据。通常，这将不影响终端，因为通常在终端处更新星历表数据之间的时间将比对于星群中的卫星上传星历表数据之间的时间差长得多，使得即使是卫星存储的最旧的星历表数据也将比终端的较新的星历表数据新。如果情况并非如此，则终端可以选择延迟更新星历表，直到具有更新的星历表在视野范围内为止。另外，星历表数据可以包含更新信息(诸如星历表数据何时被调度以被上传到卫星)以使得终端可以基于(一组可能的卫星中的)哪个卫星有可能具有最新的星历表数据来选择唤醒的时间。

在一些实施例中，能够发射的卫星周期性地对整个星群发射星历表数据(或等同地地点相关的通过调度数据)。周期可以被选为使得在任何一个卫星通过地球表面上的一个点期间，存在使终端接收该数据的多个机会，即，周期短于使占地越过发射器所花费的时间。在一些实施例中，卫星将发射星历表数据时的时间和地点也可以被作为星历表数据的一部分提供给终端。在一些实施例中，能够发射的卫星连续地将星历表数据发射到终端。卫星还可以将能力和性能数据发射到终端。在一些实施例中，这可以使用与星历表数据相同的周期(或频率)来执行，例如，在发射星历表数据之后立即执行，或者在固定的时间偏移(例如，5分钟之后)执行。在一些实施例中，可以使用不同的周期(或频率)。例如，星历表数据可以像性能数据和能力数据那样经常地被发射两次(即，星历表数据可以被交织在这二者之间)。类似地，卫星可以连续地发射星历表数据、能力数据和性能数据。周期性的选择可以是基于底层数据的变化速率。也就是说，随着时间而变化的准确度可以用于确定何时发射。

能力数据与系统能力有关，并且通常将不会迅速地改变，并且在一些实施例中，是根据需要更新的。例如，如果卫星经历了问题，则可以发出更新以向终端警告避免使用特定卫星或与卫星通信所需的任何改变。地点相关的性能数据用于为终端提供关于系统负载(包括区域负载)、预期断电、终端的地理分布或密度、干扰图(在特定时间避免的频率)和地点相关的干扰源的信息、以及可以帮助发射器优化它们的发射的其他性能和能力数据。性能数据还可以具有时态元素。例如，如果干扰源可能仅在某些小时期间存在，或者空间天气事件(例如，耀斑)可能预计会影响系统能力，或者在某个时间段(例如，1-2天)产生干扰。该信息可以由所述系统中的终端和卫星收集，可以在所述系统的内部或外部的其他源(诸如空间天气预报器)也是一样。如上面所讨论的，能力和性能数据可以按规律的间隔发出(例如，每3个、6个、12个或24个小时)，或者在预定时间(诸如在预期靠近地球站的卫星时)发出，或者按需/连续地发出(即，响应于请求)。如上面关于星历表数据所讨论的，可以对能力数据和性能数据计算并提供准确度估计或到期日期。

网关40是终端也可以与其通信的陆地设备。网关可以既发射到终端、又从终端接收。网关具有它们自己的与网络运营中心的回程连接。这可以经由卫星地球站30、经由互联网58、或者经由第三方手段(诸如3G/其他卫星信道、WiFi等)。网关用于提供陆地热点，但是不提供地毯式覆盖。在一些实施例中，终端可以在卫星的占地中和网关的占地中。在这样的情况下，终端可以决定哪个设备发射，例如基于功率、品质(例如，信干比加上噪声比或SINR)或负载估计或测量来决定。例如，选择可以基于哪个是需要最小量的发射功率的目标以确保可靠的接收。如图1C所示，网关40具有包括终端14的占地42。在一些实施方案中，网关40将信标44和/或星历表、能力和性能数据22发射到网关的占地(即，通信范围)中的终端，并且接收终端数据17(在该实施例中，从终端14接收)。每个网关可以将它的地点发射到附近的终端。网关可以周期性地以相同的或不同的周期将卫星星历表(和其他数据)广播到卫星。网关经由互联网58连接到网络运营中心50，并且将任何收集的终端数据18发送或发射到网络运营中心50(经由互联网58)，并且类似地从网络运营中心50接收星历表、能力和性能数据2(经由互联网58)。在一些实施例中，卫星将网关地点的数据库发射到终端。在一些实施例中，终端可以向网关请求星历表数据或卫星调度数据。另外，网关还可以将网关地点(从网络运营中心获得)的数据库发射到终端。

终端10可以处于若干状态或模式下：冷启动、热启动或同步的。另外，终端10可以在这些状态中的任何一种状态下处于不同的活动模式或级别，诸如清醒的或休眠中。现在将参照图2A至2D来描述终端设备10的操作方法200的实施例，图2A至2D每个均示出了该方法的流程图的部分以及终端可以如何在状态和活动模式(或级别)之间移动。

如果终端具有星历表数据214的有效集合和/或在它可以将数据发射到的或接收星历表数据的网关40的范围内(从而绕过卫星)，则终端处于同步的状态202。如果终端没有有效的星历表数据，并且如果没有网关在范围内，或者如果在唤醒时，预期范围内的网关不在范围内(即，没有信标被检测到)，则终端进入冷启动状态270。如果终端的星历表数据不再严格有效、但是仍是最近的(即，最近有效的状态)，则终端进入热启动状态260。星历表数据在其期间被认为是最近的、因此可以进入热启动模式，而不是冷启动模式的时间段可以是预定义的时间段(例如，基于固定的时间段，诸如12个小时或1天，或者基于预定义的准确度阈值，以使得该预定义时间段在准确度达到该阈值时结束)、或由网络运营中心确定的并且与星历表数据包括在一起的定义时间段。也就是说，所述数据在第一预定义时间段内是有效的，在第一预定义时间段之后的第二预定义时间段内是最近有效的，在第二预定义时间段之后是无效的。因此，确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的可以基于全球时间的估计。例如，星历表数据在7天(在发出之后)内可以被认为是有效的，在进一步的2天内可以被认为是最近有效的(即，热启动)，在此后的时间可以被认为是无效的(即，冷启动)。在一些实施例中，星历表数据是与准确度分布图一起供应的，所述准确度分布图包括随着时间而变化的星历表数据的有效性或准确度的准确度估计或概率估计。然后可以基于准确度准则(诸如概率阈值或置信区间)来定义用于有效/最近有效(热)和最近有效/无效(即，热/冷启动)的准确度阈值。例如，有效/最近有效(热)阈值可以为90％(最近有效的准确度阈值)和热/冷启动阈值可以为50％(无效的准确度阈值)。当然，可以使用其他值集合(有效/热阈值、热/冷阈值)，诸如(99％、66％)、(90％、10％)、(50％、5％)等。所述预定义时间段因此是准确度降至阈值以下的时间、或基于针对预定义准确度阈值的置信区间定义的时间段。终端还可以使用其他数据或准则来评定是进入热启动模式、还是进入冷启动模式。

从有效的卫星星历表数据以及可选地网关地点数据，终端可以确定发射和接收机会的时间表。终端自行决定何时到下一次唤醒以发射它自己的数据或接收星历表数据更新，例如在星历表数据不再有效之前的卫星通过期间以确定终端可以维持有效的星历表数据，从而停留在同步的状态。在一些情况下，终端可以知道它们预计何时有数据要发射，例如基于调度数据收集活动或传感器配置来知道。例如，传感器可以每分钟或每小时记录数据，并且一旦某个量的数据被收集(例如，64个、128个、256个字节等)或者按规律的时间间隔(诸如每24个小时)，将收集的数据中继转发回基站。在另一实施例中，终端可以被配置为基于从传感器(或其他组件)接收唤醒信号而唤醒。例如，终端的板载传感器或与终端通信的传感器可以被配置为当它有数据要发射时产生唤醒信号。终端还可以基于星历表数据和/或可选的地点相关的数据(Tx功率、重复速率、译码等)来决定它的发射参数。基于它自己的对通信成功的机会的估计，终端可以选择等待更好的通过(而不是下一次通过)或减小所需终端功率的通过。一般来说，当星历表数据是有效的时，终端将调度发射时间。然而，在一些情况下，终端预计有(或将有)数据要发射的下一次将是在星历表数据无效时的时间期间，因此将难以预测准确的发射时间。在这种情况下，可以调度大致的发射时间，并且可以调度唤醒时间来接收更新的星历表数据(即，这可以接近星历表数据预计变为无效的时间)。一旦该更新的星历表数据被接收到，就可以基于更近的星历表数据来改善调度的唤醒发射时间(事实上任何调度的唤醒时间)。可以根据需要重复该处理许多次(例如，如果预计的发射时间是星历表数据的有效性时间长度的几倍)。进一步的网关地点数据也可以在调度唤醒时间时被使用——要么用于当前星历表数据将无效时的发射时间，要么为了从网关获得新的(有效的)星历表数据。例如，如果在终端的范围内(即，附近)存在网关并且终端预计在它下一次预计有数据要发射之前不会移出范围，则终端可以在该时间内(即，当它预计有进一步的数据要发送时)调度唤醒时间。类似地，如果终端预计在另一网关的范围内移动，则可以在终端预计在该网关的范围内的时间内调度唤醒时间。这可以是发射数据或接收更新的星历表数据，在这种情况下，一旦更新的星历表数据被接收到，进一步的唤醒时间就可以被改善。

与用于发射终端数据的唤醒时间相比，用于更新时间表(例如，星历表数据)的唤醒可以以独立的节奏发生。终端只需要在当前时间表接近到期日期时唤醒来更新星历表数据。也就是说，终端可以审查星历表数据和有效性信息(诸如到期日期)或准确度分布图(随着时间而变化)，并且确定适当的时间来唤醒以获得更新的星历表数据。可选地，每当更新的星历表数据被接收到时(不管是在终端已经唤醒来只是接收更新的星历表数据的情况下，还是在其他时间)，终端都可以基于最近接收的(即，更新的)星历表数据来重新调度(或改善)未来的唤醒时间。

当终端10清醒时，它还可以监听网关信标44。如果信标被听到，则终端可以进一步监听并接收网关位置数据。终端然后将网关位置添加到它自己的网关(和它们的位置/地点)数据库。如果终端确定它具有在它进入的范围内的网关，或者在位于该网关的范围内时停留在同步的模式下。在其他实施例中，终端可以在监视卫星20的存在之前监视网关40的存在，或者它可以对卫星或网关的存在执行时间交织的监视。

当终端清醒时，它们执行各种任务，诸如接收并处理传感器数据以及任何发射或接收操作(多次连续数据发射可以被执行)。一旦这些任务完成，终端就可以进入深度休眠状态以便保存电池功率，直到下一个活动周期为止。如图2A所示，我们从终端处于同步的状态202开始我们的讨论，同步的状态202处于深度休眠模式204。在进入深度休眠模式204之前，设置警报206(事实上可以为不同的调度的任务设置多个警报)。警报模块206被配置为监视终端的时钟并且当到唤醒的时候产生唤醒终端的警报触发208(否则终端仍处于深度休眠模式)。当终端唤醒时，终端尝试从位置和时间模块(例如，GNSS模块)210获得位置和全球时间修复。注意，在一些实施例中，可以从网关信号(包括信标44)获得或估计系统时间和/或粗略地点。星历表监视模块然后使用时间和位置信息来基于存储在存储器中的星历表数据214(该数据是先前从卫星或网关获得的)确定星历表是否有效212。可替代地，如果星历表数据不是有效的，但是基于获得的位置，网关数据库216指示网关在终端的范围内，则可以从附近的网关获得有效的星历表数据。类似地，如果星历表数据是有效的并且网关数据库216指示网关在终端的范围内(基于获得的位置)，则终端可以选择从附近的网关接收更新的(有效的)星历表数据214，并且使用这来更新存储的星历表数据。此外，终端可以选择基于更新的(即，最近接收的)星历表数据218来改善任何调度唤醒时间218。如果终端存储的星历表数据214不是有效的(例如，基于到期日期/时间或准确度阈值(如上面所讨论的))，则星历表模块确定星历表是最近有效的250，诸如基于自从星历表到期和/或星历表准确度信息和准确度阈值(如上面所讨论的)来确定。如果星历表数据被估计(或被确定)是最近有效的，则将终端切换到热启动状态260，如果星历表到期和/或最近无效，则终端进入冷启动状态270(参见图2D)。在另一实施例(未示出)中，终端可以无源地或有源地监视卫星遥测、跟踪和命令/控制(TT&C)信道、或某个其他的信标信道，并且使用这来触发终端唤醒，从而有效地绕开调度的唤醒(即，进入图2A中的流程图，首先是唤醒时间步骤208)。

如前所述，终端可以使用星历表或其他数据来确定发射和接收机会的时间表(即，唤醒或接收时间的时间表)。在这样的时间，终端被警报模块206唤醒。可选地，终端可以调度早点的唤醒时间，或者在调度的发射或接收机会之外唤醒(基于星历表数据)以便确定它的位置，因为它在休眠中时可能已经移动。在这种情况下，它可以重新计算或改善发射/接收机会218，例如基于它自己的更近的位置和时间修复210来重新计算或改善。(一个或多个)唤醒时间通过将下一次唤醒时间发送到警报模块206(或更新警报模块所用的时间表或表格)而被调整218，此后，终端进入休眠220，直到到唤醒(由警报模块用信号通知)用于发射或接收机会225的时间为止。如果唤醒时间(208)是用于发射或接收机会230的唤醒时间，并且星历表数据是有效的或者网关在范围内212，则终端可以从212仅前进到点225，而无需改善唤醒时间并且回到休眠(220)。

参照图2B，在点225，终端决定是发射数据、还是从卫星230接收更新的星历表数据。如果终端决定发射，则终端收集存储的终端数据233或者从传感器或其他源获得并可选地处理数据以用于发射。终端数据233为发射做好准备(例如，编码、调制等)，然后被发射到卫星232。终端在执行发射232(或使数据准备好发射)时可以可选地使用(或者甚至发射)能力数据234和性能数据236。如果没有进一步的数据要发射(在终端清醒时可以进行多次发射)，并且终端不希望接收更新的星历表数据(路径240)，则终端在警报模块206中将警报238设置为用于下一次发射或接收机会的下一次唤醒时间以获得更新的星历表数据进入深度休眠(从而在同步的状态下返回到流程图202的起点)。参照图2C，如果终端决定接收星历表数据240，则终端检查存储的能力数据234以确定对于当前卫星的配置要求，并且接收更新的星历表数据214、性能数据236和能力数据234，这些数据然后被终端242存储(取代或增补先前存储的数据)。终端然后可以监听网关信标244，如果网关信标被检测到，则终端可以接收网关位置数据(和其他网关数据)，并且存储的网关数据216被用该信息更新。一旦该网关数据被存储，或者如果没有信标被检测到，则终端然后将警报模块206中的警报248设置为用于下一次发射或接收机会的下一次唤醒时间以获得更新的星历表并且在同步的状态下返回到流程图202的起点。在另一实施例中，终端可以在接收并更新星历表数据之前尝试对卫星进行采集，如果采集尝试没有成功，则它然后可以要么切换到搜索网关信标，要么切换到另一种状态，诸如冷启动。

参照图2D，在冷启动模式20下，终端在休眠中272，并且周期性的冷启动警报276用于周期性地唤醒终端278监听，也就是说，尝试对卫星280进行采集以从其获得更新的星历表数据。周期性的冷启动警报具有短于预期的卫星通过持续时间T的周期τ(周期性冷启动警报)。如果没有信号在某个最大尝试持续时间282时间段内被采集284，则终端返回到休眠272，在这种情况下，它将再次被周期性冷启动警报276唤醒。终端可以可选地重复监听处理280预定次数n，直到它成功地采集到信号284(为清晰起见被从流程图省略)。也就是说，尝试可以包括终端在清醒时进行获得星历表数据的一系列重复尝试。终端可以暂停监听(例如，使通信模块掉电或将模块置于休眠)，也就是说，不监听、执行其他任务、或者甚至在这些尝试中的每次尝试之间休眠一段时间段。尝试之间的该暂停时间可以是固定的或可变的。例如，终端可以尝试在时间t内对卫星进行采集，如果不成功，则它在进行进一步的尝试之前执行其他任务。终端可以存储最大尝试次数n以限制它在唤醒时间段期间的尝试次数。如果没有信号被采集到(例如，在n次尝试之后)，则终端再次休眠时间量τ，时间量τ不长于预期通过持续时间T。终端重复该整个处理，直到它成功地获得星历表数据为止。

这在图5中例示说明。卫星通过510具有持续时间T。终端在时间520唤醒，并且监听时间段t(最大尝试持续时间段t)。当卫星不在视野中时，没有卫星星历表数据被接收到，并且终端在重新尝试之前进入休眠。在该实施例中，终端被允许尝试最多4次(n＝4)，每次尝试持续最大尝试持续时间段t，并且在尝试之间具有恒定的长度暂停p，在时间524进行第四次尝试之后，终端未能接收到卫星星历表数据(因为卫星仍然还不在视野中)。在该实施例中，终端暂停(休眠或不监听)短暂的时间，或者在这些尝试中的每次尝试之间暂停长度p。注意，在其他实施例中，暂停长度p可以在尝试之间变化。在每批不成功的尝试之后，终端进入休眠时间τ，时间τ短于预期通过持续时间T(即，τ<T)。在该实施例中，终端在时间530再次唤醒，在回到休眠时间τ之前，重新尝试4次。在时间540，终端唤醒并且再次监听卫星星历表数据。重复所述过程，直到卫星星历表数据被接收到为止。例如，如果终端在时间530接收到卫星星历表数据，则搜索过程将被终止，并且终端将更新卫星星历表数据并且进入与有效星历表数据同步的模式(使得新的唤醒时间能够被确定)。

在一些实施例中，终端具有两级接收器，该两级接收器首先无源地查找特定频带中的接收的能量，如果被检测到，则将唤醒主接收器(无源网关信标检测器274)。例如，它可以收集卫星的遥测、跟踪和命令/控制(TT&C)信道中的能量，或者无源地检测网关信标。终端小心地选择唤醒周期和休眠周期以便避免浪费功率，并且将重复该尝试处理以采集信号，直到它要么成功地获得星历表数据，要么它达到最大尝试次数，要么尝试检测卫星所花费的总时间超过阈值，要么自从第一次尝试以后的时间超过阈值。在这些情况下，终端可以在重新开始冷状态过程270之前进入休眠模式一定时间量，该时间量不长于预期通过持续时间。在另一实施例中，终端可以无源地或有源地监视遥测、跟踪和命令/控制(TT&C)信道、或某个其他的信标信道，并且使用这来触发终端唤醒，首先是在图2D中的唤醒步骤。在另一实施例中，终端可以在监视卫星的存在之前监视网关的存在，或者它可以对卫星或网关的存在执行时间交织的监视。

如果信号(卫星或网关信标)被采集到284，则终端接收并更新星历表、性能和能力数据286，该数据然后被终端存储(更新的星历表数据214、性能数据236和能力数据234)。终端然后可以监听网关信标288，如果网关信标被检测到，则终端可以接收并更新网关位置数据(和任何其他的网关数据)290，该数据然后被存储(更新的网关数据216)。一旦这被存储，或者如果没有信标被检测到，则终端然后将警报模块206中的警报设置为用于下一次发射或接收机会的下一次唤醒时间，或者设置为获得更新的星历表并且在同步的状态下返回到流程图202的起点。

在一些实施例中，处于冷启动模式的终端在它在能够接收的卫星的占地中的情况下可以可选地发射数据。在热启动模式250(未示出)下，终端计算扩大的可能的通过窗口，并且在这些通过窗口期间唤醒，如果这失败，则终端进入冷启动模式。

以上流程图可以以各种方式改变或实现。例如，在接收路径222中，接收和更新步骤假定卫星可以被采集(因为唤醒被调度以使得能够实现这)，并且被示为在监听网关信标之前发生。然而，因为网关也可以用作星历表、性能和能力数据的来源，所以尝试对卫星进行采集和尝试对网关信标进行采集是可以并行执行的，并且一个一被采集，对于另一个的搜索就可以被终止，并且星历表、性能和能力数据就可以从被采集的源获得。可替代地，尝试对卫星和网关进行采集可以是交织的。如果卫星和网关都可以被采集，则终端可以简单地进入休眠，直到下一次调度的唤醒时间、另一次采集星历表的尝试可以被进行时。如果不存在另一个调度的唤醒时间，则终端可以基于当前星历表数据来估计唤醒时间。此外，在步骤230，终端可以首先将数据发射到卫星，并且在发射数据(步骤232)之后，然后在进入休眠之前尝试从卫星接收更新的星历表数据240(如果卫星能够还发射星历表数据的话)或网关信标。

图3是根据实施例的通信系统中的随着卫星通过机会而变化的、终端的估计的电池寿命的绘图300。垂直轴是预测的电池寿命(年数)，而水平轴表示接收卫星每天通过的次数。虚线310示出在开环模式下操作的终端的预测电池寿命，在开环模式下，终端以短周期周期性地唤醒以使得它被保证在卫星通过期间在某个点通信(例如，在通过持续时间为10分钟的情况下，每5分钟唤醒)。实线320例示说明使用本文所描述的调度的方法的实施例的结果，该实施例导致电池寿命大大地增加，例如对于每天4次卫星通过机会的情况来说，大约增加5倍，对于每天20次卫星通过机会来说，降至大约3倍。

图4是根据实施例的通信系统的组件的示意图。卫星20包括通信模块420，诸如RF前端428、发射器模块424和接收器模块426、处理器422和相关联的存储器423，RF前端428具有用于与终端和地球站通信的一个或多个天线，发射器模块424和接收器模块426均可以包括编码/解码组件和调制/解调组件，处理器422和相关联的存储器423用于存储数据(例如，星历表、配置和性能数据)，并且还控制卫星的操作和信号的发射/接收(包括对信号进行解码、产生应答、执行系统优化和任何其他的支持操作)。

终端10包括通信模块410，通信模块410包括RF前端28和一个或多个天线、发射器414、接收器416(其可以被组合在收发器中)、处理器412和相关联的存储器413，处理器412和相关联的存储器413用于控制终端的操作状态和模式以及其他要求(诸如对应答消息进行处理、选择要使用的时隙、执行系统优化和任何其他的支持操作)。定位和定时模块411将位置和全球定时信息提供给处理器412。终端可以是具有独立装置，该独立装置具有用于发射数据和从外部传感器或装置接收数据的通信手段、用于连接到传感器或装置的模块或板，或者它可以集成到现有的传感器或装置10中，诸如以通信芯片组的形式集成，该通信芯片组存储协议、数据、代码、指令等以使得传感器或装置能够经由系统通信。传感器或装置10可以连接到其他传感器432或其他装置434。

终端进一步包括警报模块，该警报模块被配置为在一个或多个调度的唤醒时间将终端从休眠状态唤醒到清醒状态。终端进一步包括调度模块，该调度模块被配置为为警报模块调度并提供唤醒时间并且当在清醒状态下终端操作完成时将终端置于休眠状态。在该上下文下，终端操作可以是发射操作或接收操作、配置、或与收集或处理数据、报告终端状况或系统维护和配置任务相关的其他操作。

调度模块被进一步配置为使用位置和全球时间信息来检查星历表数据在唤醒时的有效性。如果数据是最近有效的，则调度器被配置为基于存储的星历表数据来估计一组可能的卫星通过窗口并且调度一组热唤醒时间，在热唤醒时间期间，终端被唤醒以尝试接收更新的星历表数据。如果星历表数据是有效的，则终端被调度进入休眠并且周期性地唤醒并尝试在唤醒之间以短于预期的卫星通过持续时间(如上所述)的周期接收更新的星历表数据。如果接收更新的星历表数据的尝试不成功，则终端被配置为回到休眠，并且终端重复操作，直到它成功地接收到星历表数据为止。当接收到更新的星历表数据时，将星历表数据存储在存储器中，并且调度器基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据，并且当在处于清醒状态时一个或多个终端操作完成时将终端置于休眠状态。

警报模块和调度模块可以是软件模块，在这些软件模块中，指令被存储在存储器中，并且被处理器、硬件模块或这二者的组合执行。警报信号可以是发送到中央控制器或调度器的中断或唤醒信号，中央控制器或调度器然后触发终端的唤醒和后续唤醒操作(例如，位置和时间估计)。警报模块可以包括与全球时间周期性地同步的时钟，或者它可以监视定位和定时模块(或终端中的另一个块)中的时钟。警报模块可以存储单个唤醒时间(即，下一次唤醒时间)，或者它可以存储一组唤醒时间。调度模块可以包括用于存储时间表的本地存储器，或者它可以使用终端存储器413。调度时间可以被作为数组或表格或其他数据存储在存储器中。调度模块可以被配置为直接对其他模块或组件控制功率或清醒状态，或者它可以通过一旦任何未决的任务完成或者在特定的时间、将使终端进入休眠状态的请求发送到控制器来与中央控制器进行通信。

在一些实施例中，卫星可以是在大气上方绕地球而行的轨道卫星(例如，近地轨道或LEO卫星)。在一些实施例中，星群中的卫星中的一些是大气卫星或伪卫星，诸如高海拔无人飞行器(UAV)，诸如能够留在空气中延长时间段(例如，多天)的、由太阳能和/或电池供电的无人机或飞艇。这样的大气卫星可以在地球上方飞行规则的飞行路径，从而使得可以产生调度或星历表数据。在本说明书的上下文下，术语卫星将是指包括LEO卫星的轨道卫星、以及具有移动视野的大气卫星或伪卫星(例如，UAV)。

所描述的方法和系统提供用于调度终端操作的改进方法。与其他系统相比，终端避免了不必要的唤醒，并且可以导致相当大的节电。在这些终端被部署在电池更换昂贵或不可能的偏远区域中的情况下，这是特别重要的。

本领域技术人员将理解，信息和信号可以使用各种技术和技巧中的任何一个来表示。例如，在以上整个描述中可以提到的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以用电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或它们的任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步意识到，与本文所公开的实施例结合描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤都可以被实现为电子硬件、计算机软件或指令或这二者的组合。为了清楚地例示说明硬件和软件的这个互换性，各种说明性组件、方框、模块、电路和步骤已经在上面就它们的功能进行了概括性描述。这样的功能是实现为硬件、还是软件取决于特定应用和施加于整个系统上的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式实现所描述的功能性，但是这样的实现决策不应被解释为引起脱离本发明的范围。

与本文所公开的实施例结合描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、由处理器执行的软件模块、或这二者的组合来实施。对于硬件实现，处理可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行本文所描述的功能的其他电子单元、或它们的组合内实现。软件模块(也被称为计算机程序、计算机代码或指令)可以包含若干源代码或对象代码段或指令，并且可以驻存在任何计算机可读介质中，诸如RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、DVD-ROM、蓝光盘、或任何其他形式的计算机可读介质。在一些方面，所述计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质(例如，有形介质)。另外，对于其他方面，计算机可读介质可以包括暂时性计算机可读介质(例如，信号)。以上的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。在另一方面，所述计算机可读介质可以与处理器集成。所述处理器和计算机可读介质可以驻存在ASIC或相关器件中。所述软件代码可以被存储在存储器单元中，处理器可以被配置为执行它们。存储器单元可以在处理器内或处理器外实现，在这些情况下，它可以经由本领域中已知的各种手段通信地耦合到处理器。

此外，应意识到，用于执行本文所描述的方法和技术的模块和/或其他适当的手段可以被计算装置下载和/或被计算装置以其他方式获得。例如，这样的装置可以耦合到服务器以促进用于执行本文所描述的方法的手段的传递。可替代地，本文所描述的各种方法可以经由存储手段(例如，RAM、ROM、物理存储介质(诸如紧凑盘(CD)或软盘)等)提供，以使得计算装置可以在耦合到所述装置或将存储手段提供给所述装置时获得各种方法。而且，可以利用用于将本文所描述的方法和技术提供给装置的任何其他的合适的技术。

在一种形式中，本发明可以包括用于执行本文所呈现的方法或操作的计算机程序产品。例如，这样的计算机程序产品可以包括具有存储(和/或编码)于其上的指令的计算机(或处理器)可读介质，这些指令可以被一个或多个处理器执行以执行本文所描述的操作。

本文所公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以在不脱离权利要求的范围的情况下彼此交换。换句话说，除非步骤或动作的特定次序被指定，否则特定步骤和/或动作的次序和/或使用可以在不脱离权利要求的范围的情况下被修改。

如本文所使用的，术语“确定”包含多种多样的动作。例如，“确定”可以包括运算、计算、处理、推导、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括解决、选择、选取、建立等。

所述系统的各方面可以是使用计算装置或设备实现的计算机，该计算机包括一个或多个处理器和存储器，并且可选地输入装置(例如，键盘、鼠标等)和输出装置(例如，显示器)或连接可以被提供用来在需要时允许输入和输出。在一些实施例中，没有输入或输出连接器在正常使用期间被提供或密封，并且与装置的所有交互都是经由无线通信。这些可以集成在接收器和发射器设备中或者与接收器和发射器设备通信，例如以代表接收器和发射器设备执行指定的计算。存储器可以包括使处理器执行本文所描述的方法的各方面或各步骤的指令。处理器和存储器可以包括在标准计算装置(诸如服务器、台式计算机、便携式计算装置(诸如膝上型计算机或平板))中，或者它们可以包括在定制的装置或系统中。所述计算装置可以是统一计算或可编程装置、或包括经由有线或无线连接操作地(或在功能上)连接的几个组件的分布式装置。所述一个或多个处理器可以包括包含输入/输出接口的中央处理单元(CPU)、算术和逻辑单元(ALU)、以及通过输入/输出接口与输入装置和输出装置通信的控制单元和程序计数器元件。输入/输出接口可以包括网络接口和/或通信模块，该通信模块用于使用预定义的通信协议(例如，蓝牙、Zigbee、IEEE 802.15、IEEE 802.11、TCP/IP、UDP等)与另一装置中的等同通信模块通信。图形处理单元(GPU)也可以被包括。显示设备可以包括平面屏幕显示器(例如，LCD、LED、等离子体、触摸屏等)、投影仪、CRT等。所述计算装置可以包括单个CPU(核)或多个CPU(多个核)、或多个处理器。所述计算装置可以使用并行处理器、矢量处理器、或者是分布式计算装置。存储器操作地耦合到处理器(一个或多个)，可以包括RAM组件和ROM组件，并且可以在所述装置内或外提供。存储器可以用于存储操作系统和附加的软件模块或指令。处理器(一个或多个)可以被配置为加载并执行存储在存储器中的软件模块或指令。

在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则单词“包括”和“包含”以及变型将被理解为暗示包括所陈述的一个整数或一组整数，但不排除任何其他的一个整数或一组整数。

本说明书中对任何现有技术的论述不被看作，并且不应被看作，是承认此类现有技术形成公知常识的一部分的任何形式的示意。

本领域技术人员将意识到，本公开在其用途上不限于所描述的特定应用。本公开在其优选实施例中也不受到关于其中所描述的或所描绘的特定元件和/或特征的限制。将意识到，本公开不限于所公开的一个实施例或多个实施例，而是在不脱离权利要求书所阐述和限定的范围的情况下，能够有许多重排、修改和替换。

Claims (17)

1.一种卫星通信系统中的终端的操作方法，包括：

a)所述终端接收并存储星历表数据，所述星历表数据包括有效性数据；

b)基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据，其中所述终端在调度的唤醒时间之间进入休眠状态，并且在调度的唤醒时间被唤醒；

c)在调度的唤醒时间唤醒所述终端，并且在回到休眠之前执行以下步骤：

d)获得所述终端的位置和全球时间的估计；

e)基于所述终端位置和全球时间估计来确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的；

f)如果存储的星历表数据是有效的，则将数据发射到卫星或尝试从卫星接收更新的星历表数据；

g)如果存储的星历表数据是最近有效的，则基于存储的星历表数据来估计一组可能的卫星通过窗口，并且调度一组热唤醒时间，在所述热唤醒时间期间，所述终端被唤醒以尝试接收更新的星历表数据；

h)如果所述星历表数据是无效的，则所述终端被调度进入休眠并且周期性地唤醒并尝试在唤醒之间以短于预期的卫星通过持续时间的周期接收更新的星历表数据，如果接收更新的星历表数据的尝试不成功，则所述终端回到休眠，并且所述终端重复该步骤，直到它成功地接收到星历表数据为止；

i)其中当在步骤f)、g)或h)接收到更新的星历表数据时，存储所述星历表数据，并且重复所述调度步骤b)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤f)、g)或h)中，接收更新的星历表数据的每次尝试包括所述终端在最大尝试持续时间段t内监听，除非它在监听时成功地接收到星历表数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤f)、g)或h)中，接收更新的星历表数据的每次尝试包括多达预定的最大次数n的一系列重复尝试，除非它在监听时成功地接收到星历表数据，其中它在每次尝试之间暂停。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)中，调度多个唤醒时间，所述唤醒时间中的至少一个是改善未来的唤醒时间的唤醒时间，并且包括所述终端基于在步骤d)中获得的所述终端的位置和全球时间的当前估计来重新计算未来的被调度的唤醒时间。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述终端监视卫星遥测、跟踪和命令/控制(TT&C)信道或卫星信标或网关信标中的一个或多个，如果TT&C信道或卫星信标或网关信标被检测到，则所述终端被唤醒以在回到休眠之前执行步骤d)至i)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述终端无源地监视TT&C信道或卫星信标或网关信标中的一个或多个。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在步骤i)中，在更新的星历表数据被接收到之后，所述终端监听网关信标，如果网关信标被检测到，则所述终端监听并接收网关位置，并且将所述网关位置存储在网关的数据库中。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在步骤f)、g)或h)中，所述终端在尝试从卫星接收更新的星历表数据之前监视网关信标的存在，如果网关信标被检测到，则所述终端监听并接收网关位置，将所述网关位置存储在网关的数据库中，并且从所述网关信标接收更新的星历表数据。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在步骤f)或i)中，所述终端对卫星或网关信标执行时间交织的监视，并且从所述卫星和网关中的首先被检测到的无论哪个接收更新的星历表数据。

10.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述终端被配置为除了星历表数据之外、从卫星或网关信标还接收性能数据和/或能力数据，该数据用于确定何时调度唤醒时间用于发射数据。

11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在步骤h)中，所述终端在清醒时发射数据。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述星历表数据在第一预定时间段内是有效的，在所述第一预定时间段之后的第二预定时间段内是最近有效的，在所述第二预定时间段之后是无效的，确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的是基于在步骤d)中获得的全球时间的估计。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的是基于准确度分布图、用于最近有效的准确度阈值和用于无效的准确度阈值。

14.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中当比存储的星历表数据更近的星历表数据被接收到并且所述至少一个唤醒时间包括至少一个未来的唤醒时间时，所述终端基于接收的星历表数据以及在步骤d)中获得的所述终端的位置和全球时间的当前估计来重新计算所述至少一个未来的唤醒时间。

15.一种卫星通信中的终端设备，包括：

接收器设备；

发射设备；

定位和定时模块；

处理器；以及

存储器，其中所述存储器包括执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法的指令。

16.一种卫星通信系统，所述卫星通信系统包括多个根据权利要求15所述的终端设备和多个卫星，其中所述卫星中的一个或多个被配置为将关于所述多个卫星的星历表数据发射到所述多个终端。

17.一种卫星通信中的终端设备，包括：

接收器设备，所述接收器设备被配置为接收所述卫星通信系统中的一个或多个卫星或网关发射的星历表数据，并且被配置为从网关接收信标发射；

发射设备，所述发射设备被配置为将数据发射到所述卫星通信系统中的一个或多个卫星或网关；

定位和定时模块，所述定位和定时模块被配置为估计所述终端的位置和全球时间；

存储器，所述存储器用于存储接收的星历表数据；

警报模块，所述警报模块被配置为在一个或多个调度的唤醒时间将所述终端设备从休眠状态唤醒到清醒状态；以及

调度模块，所述调度模块被配置为基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据并且当在处于清醒状态时一个或多个终端操作完成时将所述终端置于休眠状态；

并且其中当唤醒时，所述调度模块从所述定位和定时模块请求所述终端的位置和全球时间，并且被配置为基于所述终端位置和全球时间估计来确定存储的星历表数据是有效的、最近有效的、还是无效的，

如果存储的星历表数据是有效的，则所述终端被配置为将数据发射到卫星或尝试从卫星接收更新的星历表数据，

如果存储的星历表数据是最近有效的，则所述调度器被配置为基于存储的星历表数据来估计一组可能的卫星通过窗口并且调度一组热唤醒时间，在所述热唤醒时间期间，所述终端被唤醒以尝试接收更新的星历表数据，

如果所述星历表数据是无效的，则所述终端被调度进入休眠并且周期性地唤醒并尝试在唤醒之间以短于预期的卫星通过持续时间的周期接收更新的星历表数据，如果接收更新的星历表数据的尝试成功，则所述终端被配置为回到休眠，并且所述终端重复该操作，直到它成功地接收到星历表数据为止，并且

当接收到更新的星历表数据时，将所述星历表数据存储在所述存储器中，并且所述调度器基于存储的星历表数据来调度至少一个唤醒时间用于发射数据或用于接收更新的星历表数据并且当在处于清醒状态时一个或多个终端操作完成时将所述终端置于休眠状态。