CN108964750B - 一种中小卫星时隙管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中小卫星时隙管理系统，包括卫星，所述卫星包括时隙管理，所述时隙管理包括固定时隙管理、动态时隙管理和频率更新，本发明科学合理，使用安全方便，通过地面数控中心对卫星固定时隙和动态时隙的创建、分配、维护，明确卫星与采集类终端、交互类终端间通信时隙分配的具体流程，以及对过境卫星的频率更新避免相邻卫星干扰，利用时隙分配是系统提供各类服务的前提，针对采集终端或优先级较高的终端，在入网时为其预留时隙，保证服务是随时可以获得的，对于交互终端，根据其移动特性实现动态的时隙分配，从而时隙在分配时指定了其有效期，在使用完毕后或超时后释放，实现资源的充分复用。
Description
技术领域
本发明涉及卫星技术领域，具体为一种中小卫星时隙管理系统。
背景技术
卫星通信简单地说就是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信，卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成，卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响；只要设置地球站电路即可开通；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间，目前在目前，在卫星时隙管理方面，对卫星固定时隙和动态时隙的创建、分配和维护以及对过境卫星的频率更新避免相邻卫星干扰方面还未有明确的系统算法，所以急需一种中小卫星时隙管理系统来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种中小卫星时隙管理系统，可以有效解决上述背景技术中提出的目前在目前，在卫星时隙管理方面，对卫星固定时隙和动态时隙的创建、分配和维护以及对过境卫星的频率更新避免相邻卫星干扰方面还未有明确的系统算法问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中小卫星时隙管理系统，包括采集终端、交互终端和卫星，所述卫星包括时隙管理，所述时隙管理包括固定时隙管理、动态时隙管理和频率更新，所述固定时隙管理包括分配、变更和清除，所述动态时隙管理包括创建、维护和分配，所述频率更新包括更新。
根据上述技术方案，所述固定时隙管理中的分配是指采集类终端在入网时，数控中心寻找空闲时隙资源分配并关联到终端，并返回分配信息，其具体步骤为：
a、根据入网申请包上报频次选择对应缓存队列入列，如果没有对应的缓存队列，则依据上报频次生成一个缓存队列和对应的入网处理器；
b、入网处理器从缓存队列中取入网申请包；
c、缓存队列将入网申请包出列；
d、入网处理器查找是否有已使用的相同上报频次固定信道，如果没有则打开信道锁，找到一个空白固定信道并标记该信道对应的上报频次，然后关闭信道锁；
e、入网处理器查找到在信道中寻找首个适合突发个数的空白时隙；
f、和终端逻辑地址相关联，将固定时隙信息存储下来，供终端后续使用；
g、返回入网应答包，向终端分配反馈信道信息、上报频度、突发个数和首次发送的时间片序号，终端偏移出每个上报时间，如果没有可用的固定时隙，则返回入网应答失败包。
根据上述技术方案，所述变更是指当原有固定信道被用于其他用途时，地面数控中心需要找到新的可用时隙与终端关联，并向受影响的终端广播新的时隙信息，其具体步骤为：
a、管理员发起信道变更流程，填写需要变更信道；
b、信道变更器取出受影响终端，轮循处理；
c、向时隙清除器发送清除旧时隙关联请求；
d、返回清除结果；
e、向固定时隙入网申请缓存队列提交一个入网申请包，终端重新进入网流程；
f、入网处理器延时处理；
g、向管理员返回信道变更操作结果。
根据上述技术方案，所述清除是指在终端销号后，释放该逻辑地址相关的时隙资源，其具体步骤为：
a、采集类终端发出销号请求；
b、时隙清除器找到终端逻辑地址时隙关联信息；
c、把找到的对应时隙置为未使用；
d、返回销号结果。
根据上述技术方案，所述创建是指在地面数控中心启动时，创建动态时隙表，供交互终端在交互过程中使用，其具体步骤为：
a、启动地面数控中心时，创建启动地面数控中心，并建缓存队列；
b、创建一个首次时隙分配队列和首次分配处理器，用于首次缓存并处理首次分配；
c、再启动一个二次分发队列和二次分配处理器，用于缓存首次分配失败的请求。
根据上述技术方案，所述维护是指将一秒N等分，每1/N秒向时隙表中加入新时隙单元，并过期时隙单元，其具体步骤为：a、管理员启动地面数控中心创建时隙表；b、每N分之1秒向时隙表中加入新时隙单元，并移除过期时隙单元。
根据上述技术方案，所述动态时隙管理中的分配是指在终端交互过程中需要地面数控中心分配时隙资源，所述分配包括加入缓存队列、一次分配和二次分配，所述加入缓存队列是指在收到时隙请求时根据请求信息制作请求单元，将请求单元加入缓存队列，其中，缓存队列中启用优先级排序优先级高的排到前面，相同优先级则按请求时间小的排前面，队列无视重复请求，其具体步骤为：a、交互类终端发送时隙申请，地面数控中心收到时隙申请；b、动态时隙管理器在收到时隙请求时，执着时隙请求单元，加入缓存队列，等待首次分配处理器延时处理。
根据上述技术方案，所述一次分配是指将缓存队列中的请求单元复制到首次分配队列，清空缓存队列，其具体步骤为：
a、打开缓存队列锁；
b、复制时隙请求单元到首次分配队列中；
c、复制结束，返回复制结果；
d、关闭缓存队列锁；
e、首次分配处理器，从首次分配队列中取请求单元；
f、首次分配队列返回请求单元，并执行出列操作；
g、首次分配处理器，依据请求单元，计算需要的时隙信息；
h、首次分配处理器在时隙表中查找符合的时隙，如果存在满足条件的时隙，则返回成功的结果，如果不存在满足条件的时隙，则将请求单元加入到二次分配队列，等待二次分配处理器操作。
根据上述技术方案，所述二次分配是指将首次分配时隙失败的请求进行再次分配，其具体步骤为：
a、在首次分配失败时，首次分配处理器将时隙请求单元对二次分配队列入列；
b、入列结束；
c、二次分配处理器，从二次分配队列中取请求单元；
d、二次分配队列返回请求单元，并执行出列操作；
e、二次分配处理器，依据请求单元，计算需要的时隙信息；
f、二次分配处理器在时隙表中查找符合的时隙，如果存在满足条件的时隙，则返回成功的结果；
g、如果不存在满足条件的时隙且分配次数i小于4次则将请求单元分配次数i＝i+1，然后加入到二次分配队列，等待二次分配处理器操作，如果分配次数i大于3次则返回失败结果。
根据上述技术方案，所述更新是指在卫星过境时，对它的通信频率进行更新，采用跳频的方式选择一组新的频率，并通知卫星使用该频率通讯，而逻辑信道不变，终端通讯逻辑不变，从而与过境卫星进行交互，其中，跳频的方式是，假设该过境卫星相邻有N颗卫星，则按跳N拾取频率。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明科学合理，使用安全方便，通过地面数控中心对卫星固定时隙和动态时隙的创建、分配、维护，明确卫星与采集类终端、交互类终端间通信时隙分配的具体流程，以及对过境卫星的频率更新避免相邻卫星干扰，利用时隙分配是系统提供各类服务的前提，针对采集终端或优先级较高的终端，在入网时为其预留时隙，保证服务是随时可以获得的，对于交互终端，根据其移动特性实现动态的时隙分配，从而时隙在分配时指定了其有效期，在使用完毕后或超时后释放，实现资源的充分复用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的系统的时隙管理模块图；
图2是本发明的系统的固定终端时隙分配流程图；
图3是本发明的系统的采集类终端固定时隙变更时序图；
图4是本发明的系统的采集类终端固定时隙清除时序图；
图5是本发明的系统的动态时隙队列创建时序图；
图6是本发明的系统的动态时隙创建流程图；
图7是本发明的系统的动态时隙维护时序图；
图8是本发明的系统的加入缓存队列时序图；
图9是本发明的系统的首次分配流程图；
图10是本发明的系统的-二次分配流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-10所示，本发明提供一种技术方案，一种中小卫星时隙管理系统，包括采集终端、交互终端和卫星，卫星包括时隙管理，时隙管理包括固定时隙管理、动态时隙管理和频率更新，固定时隙管理包括分配、变更和清除，动态时隙管理包括创建、维护和分配，频率更新包括更新。
根据上述技术方案，固定时隙管理中的分配是指采集类终端在入网时，数控中心寻找空闲时隙资源分配并关联到终端，并返回分配信息，其具体步骤为：
a、根据入网申请包上报频次选择对应缓存队列入列，如果没有对应的缓存队列，则依据上报频次生成一个缓存队列和对应的入网处理器；
b、入网处理器从缓存队列中取入网申请包；
c、缓存队列将入网申请包出列；
d、入网处理器查找是否有已使用的相同上报频次固定信道，如果没有则打开信道锁，找到一个空白固定信道并标记该信道对应的上报频次，然后关闭信道锁；
e、入网处理器查找到在信道中寻找首个适合突发个数的空白时隙；
f、和终端逻辑地址相关联，将固定时隙信息存储下来，供终端后续使用；
g、返回入网应答包，向终端分配反馈信道信息、上报频度、突发个数和首次发送的时间片序号，终端偏移出每个上报时间，如果没有可用的固定时隙，则返回入网应答失败包。
根据上述技术方案，变更是指当原有固定信道被用于其他用途时，地面数控中心需要找到新的可用时隙与终端关联，并向受影响的终端广播新的时隙信息，其具体步骤为：
a、管理员发起信道变更流程，填写需要变更信道；
b、信道变更器取出受影响终端，轮循处理；
c、向时隙清除器发送清除旧时隙关联请求；
d、返回清除结果；
e、向固定时隙入网申请缓存队列提交一个入网申请包，终端重新进入网流程；
f、入网处理器延时处理；
g、向管理员返回信道变更操作结果。
根据上述技术方案，清除是指在终端销号后，释放该逻辑地址相关的时隙资源，其具体步骤为：
a、采集类终端发出销号请求；
b、时隙清除器找到终端逻辑地址时隙关联信息；
c、把找到的对应时隙置为未使用；
d、返回销号结果。
根据上述技术方案，创建是指在地面数控中心启动时，创建动态时隙表，供交互终端在交互过程中使用，其具体步骤为：
a、启动地面数控中心时，创建启动地面数控中心，并建缓存队列；
b、创建一个首次时隙分配队列和首次分配处理器，用于首次缓存并处理首次分配；
c、再启动一个二次分发队列和二次分配处理器，用于缓存首次分配失败的请求。
根据上述技术方案，维护是指将一秒N等分，每1/N秒向时隙表中加入新时隙单元，并过期时隙单元，其具体步骤为：a、管理员启动地面数控中心创建时隙表；b、每N分之1秒向时隙表中加入新时隙单元，并移除过期时隙单元。
根据上述技术方案，动态时隙管理中的分配是指在终端交互过程中需要地面数控中心分配时隙资源，分配包括加入缓存队列、一次分配和二次分配，加入缓存队列是指在收到时隙请求时根据请求信息制作请求单元，将请求单元加入缓存队列，其中，缓存队列中启用优先级排序优先级高的排到前面，相同优先级则按请求时间小的排前面，队列无视重复请求，其具体步骤为：a、交互类终端发送时隙申请，地面数控中心收到时隙申请；b、动态时隙管理器在收到时隙请求时，执着时隙请求单元，加入缓存队列，等待首次分配处理器延时处理。
根据上述技术方案，一次分配是指将缓存队列中的请求单元复制到首次分配队列，清空缓存队列，其具体步骤为：
a、打开缓存队列锁；
b、复制时隙请求单元到首次分配队列中；
c、复制结束，返回复制结果；
d、关闭缓存队列锁；
e、首次分配处理器，从首次分配队列中取请求单元；
f、首次分配队列返回请求单元，并执行出列操作；
g、首次分配处理器，依据请求单元，计算需要的时隙信息；
h、首次分配处理器在时隙表中查找符合的时隙，如果存在满足条件的时隙，则返回成功的结果，如果不存在满足条件的时隙，则将请求单元加入到二次分配队列，等待二次分配处理器操作。
根据上述技术方案，二次分配是指将首次分配时隙失败的请求进行再次分配，其具体步骤为：
a、在首次分配失败时，首次分配处理器将时隙请求单元对二次分配队列入列；
b、入列结束；
c、二次分配处理器，从二次分配队列中取请求单元；
d、二次分配队列返回请求单元，并执行出列操作；
e、二次分配处理器，依据请求单元，计算需要的时隙信息；
f、二次分配处理器在时隙表中查找符合的时隙，如果存在满足条件的时隙，则返回成功的结果；
g、如果不存在满足条件的时隙且分配次数i小于4次则将请求单元分配次数i＝i+1，然后加入到二次分配队列，等待二次分配处理器操作，如果分配次数i大于3次则返回失败结果。
根据上述技术方案，更新是指在卫星过境时，对它的通信频率进行更新，采用跳频的方式选择一组新的频率，并通知卫星使用该频率通讯，而逻辑信道不变，终端通讯逻辑不变，从而与过境卫星进行交互，其中，跳频的方式是，假设该过境卫星相邻有N颗卫星，则按跳N拾取频率。
基于上述，本发明的优点在于：通过地面数控中心对卫星固定时隙和动态时隙的创建、分配、维护，明确卫星与采集类终端、交互类终端间通信时隙分配的具体流程，以及对过境卫星的频率更新避免相邻卫星干扰，利用时隙分配是系统提供各类服务的前提，针对采集终端或优先级较高的终端，在入网时为其预留时隙，保证服务是随时可以获得的，对于交互终端，根据其移动特性实现动态的时隙分配，从而时隙在分配时指定了其有效期，在使用完毕后或超时后释放，实现资源的充分复用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种中小卫星时隙管理系统，包括采集终端、交互终端和卫星，其特征在于：所述卫星包括时隙管理，所述时隙管理包括固定时隙管理、动态时隙管理和频率更新，所述固定时隙管理包括分配、变更和清除，所述动态时隙管理包括创建、维护和分配，所述频率更新包括更新；
所述固定时隙管理中的分配是指采集类终端在入网时，数控中心寻找空闲时隙资源分配并关联到终端，并返回分配信息，其具体步骤为：
a1、根据入网申请包上报频次选择对应缓存队列入列，如果没有对应的缓存队列，则依据上报频次生成一个缓存队列和对应的入网处理器；
b1、入网处理器从缓存队列中取入网申请包；
c1、缓存队列将入网申请包出列；
d1、入网处理器查找是否有已使用的相同上报频次固定信道，如果没有则打开信道锁，找到一个空白固定信道并标记该信道对应的上报频次，然后关闭信道锁；
e1、入网处理器查找到在信道中寻找首个适合突发个数的空白时隙；
f1、和终端逻辑地址相关联，将固定时隙信息存储下来，供终端后续使用；
g1、返回入网应答包，向终端分配反馈信道信息、上报频度、突发个数和首次发送的时间片序号，终端偏移出每个上报时间，如果没有可用的固定时隙，则返回入网应答失败包；
所述变更是指当原有固定信道被用于其他用途时，地面数控中心需要找到新的可用时隙与终端关联，并向受影响的终端广播新的时隙信息，其具体步骤为：
a2、管理员发起信道变更流程，填写需要变更信道；
b2、信道变更器取出受影响终端，轮循处理；
c2、向时隙清除器发送清除旧时隙关联请求；
d2、返回清除结果；
e2、向固定时隙入网申请缓存队列提交一个入网申请包，终端重新进入网流程；
f2、入网处理器延时处理；
g2、向管理员返回信道变更操作结果；
所述清除是指在终端销号后，释放该逻辑地址相关的时隙资源，其具体步骤为：
a3、采集类终端发出销号请求；
b3、时隙清除器找到终端逻辑地址时隙关联信息；
c3、把找到的对应时隙置为未使用；
d3、返回销号结果；
所述创建是指在地面数控中心启动时，创建动态时隙表，供交互终端在交互过程中使用，其具体步骤为：
a4、启动地面数控中心时，创建启动地面数控中心，并建缓存队列；
b4、创建一个首次时隙分配队列和首次分配处理器，用于首次缓存并处理首次分配；
c4、再启动一个二次分发队列和二次分配处理器，用于缓存首次分配失败的请求；
所述维护是指将一秒N等分，每1/N秒向时隙表中加入新时隙单元，并过期时隙单元，其具体步骤为：a、管理员启动地面数控中心创建时隙表；b、每N分之1秒向时隙表中加入新时隙单元，并移除过期时隙单元；
所述动态时隙管理中的分配是指在终端交互过程中需要地面数控中心分配时隙资源，所述分配包括加入缓存队列、一次分配和二次分配，所述加入缓存队列是指在收到时隙请求时根据请求信息制作请求单元，将请求单元加入缓存队列，其中，缓存队列中启用优先级排序优先级高的排到前面，相同优先级则按请求时间小的排前面，队列无视重复请求，其具体步骤为：a、交互类终端发送时隙申请，地面数控中心收到时隙申请；b、动态时隙管理器在收到时隙请求时，执着时隙请求单元，加入缓存队列，等待首次分配处理器延时处理；
所述一次分配是指将缓存队列中的请求单元复制到首次分配队列，清空缓存队列；
所述二次分配是指将首次分配时隙失败的请求进行再次分配；
所述更新是指在卫星过境时，对它的通信频率进行更新，采用跳频的方式选择一组新的频率，并通知卫星使用该频率通讯，而逻辑信道不变，终端通讯逻辑不变，从而与过境卫星进行交互，其中，跳频的方式是，假设该过境卫星相邻有N颗卫星，则按跳N拾取频率。
2.根据权利要求1所述的一种中小卫星时隙管理系统，其特征在于：所述一次分配的具体步骤为：
a、打开缓存队列锁；
b、复制时隙请求单元到首次分配队列中；
c、复制结束，返回复制结果；
d、关闭缓存队列锁；
e、首次分配处理器，从首次分配队列中取请求单元；
f、首次分配队列返回请求单元，并执行出列操作；
g、首次分配处理器，依据请求单元，计算需要的时隙信息；
h、首次分配处理器在时隙表中查找符合的时隙，如果存在满足条件的时隙，则返回成功的结果，如果不存在满足条件的时隙，则将请求单元加入到二次分配队列，等待二次分配处理器操作。
3.根据权利要求1所述的一种中小卫星时隙管理系统，其特征在于：所述二次分配的具体步骤为：
a、在首次分配失败时，首次分配处理器将时隙请求单元对二次分配队列入列；
b、入列结束；
c、二次分配处理器，从二次分配队列中取请求单元；
d、二次分配队列返回请求单元，并执行出列操作；
e、二次分配处理器，依据请求单元，计算需要的时隙信息；
f、二次分配处理器在时隙表中查找符合的时隙，如果存在满足条件的时隙，则返回成功的结果；
g、如果不存在满足条件的时隙且分配次数i小于4次则将请求单元分配次数i＝i+1，然后加入到二次分配队列，等待二次分配处理器操作，如果分配次数i大于3次则返回失败结果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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