CN110896557B - 卫星通信路由选择方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星通信路由选择方法及装置，涉及卫星通信的技术领域，包括获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱；基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合；基于链路维持能量因子图谱和转发路径集合确定目标转发路径。本发明所提供的卫星通信路由选择方法，在为源卫星到目的卫星确定转发路径时，不仅考虑到路由请求任务类型的限制条件，还考虑到链路维持能量因子的影响因素，从而缓解了现有技术中的卫星通信路由选择方法选择条件单一的技术问题。

Description

卫星通信路由选择方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星通信的技术领域，尤其是涉及一种卫星通信路由选择方法及装置。

背景技术

卫星通信具有覆盖范围大、可靠性好、传输效率高等特点，在诸多领域都有非常广泛的应用，但是由于其通信资源有限，所以为卫星通信网络建立起合适且高效的路由路径就显得尤为重要。

现行的卫星路由算法主要基于卫星分层，在一定时间范围内视卫星拓扑为静态不变，并根据该静态的网络拓扑计算数据的转发路径。其中包括选取最短转发跳数路径、根据链路状态选取最短时延路径，也有考虑链路拥塞情况，选取拥塞最小的转发路径，无论哪种方法，当转发路径确定后，为保持卫星间链路的通畅，卫星电池在位置与姿态控制方面会存在有一定的能量消耗用于维持天线对准，但是上述转发路径选择方法中均未考虑到能量消耗的因素，所以即使选择了转发跳数最小或者时延最短或者拥塞最小的转发路径，其能量消耗有可能会是最大的，这会导致卫星电池的使用寿命缩短，所以，较为单一的路径选择条件无法得到合适的转发路径。

综上，现有技术中的卫星通信路由选择方法存在选择条件单一的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星通信路由选择方法及装置，以缓解了现有技术中的卫星通信路由选择方法存在的选择条件单一的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种卫星通信路由选择方法，包括：获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱；基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合；基于所述链路维持能量因子图谱和所述转发路径集合确定目标转发路径。

在可选的实施方式中，所述链路维持能量因子图谱包括：轨道间链路维持能量因子、轨道内链路维持能量因子、卫星与地面站链路维持能量因子。

在可选的实施方式中，当所述路由请求任务类型为转发跳数时，基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合包括：将所述源卫星作为当前卫星；重复执行以下步骤，直至当前转发跳数达到预设容限：选择所述当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并将所述转发路径的转发跳数加1，得到当前转发跳数；当任一邻接卫星是所述目的卫星时，将所述目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星；当邻接卫星中没有所述目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

在可选的实施方式中，当所述路由请求任务类型为转发时延时，基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合包括：将所述源卫星作为当前卫星；重复执行以下步骤，直至转发路径的当前转发时延达到预设容限：选择所述当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并计算每条转发路径的当前转发时延；当任一邻接卫星是所述目的卫星且当前转发时延未超过所述预设容限时，将所述目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星；当邻接卫星中没有目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

在可选的实施方式中，基于所述链路维持能量因子图谱和所述转发路径集合确定目标转发路径包括：基于所述转发路径集合确定备选转发路径，其中，所述备选转发路径为所述转发路径集合中与最短转发路径的偏差小于预设阈值的转发路径；基于所述链路维持能量因子图谱和所述备选转发路径确定目标转发路径。

在可选的实施方式中，基于所述转发路径集合确定备选转发路径包括：获取转发路径的预设偏差容限；基于算式

计算所述转发路径集合中每条转发路径与最短转发路径的任务偏差，其中，P₁表示所述转发路径集合中的最短转发路径，F_i表示第i个转发路径P_i与最短转发路径P₁之间的任务偏差，cost表示所述转发路径的计算依据；将所述任务偏差小于所述预设偏差容限的转发路径作为备选转发路径。

在可选的实施方式中，基于所述链路维持能量因子图谱和所述备选转发路径确定目标转发路径包括：基于所述链路维持能量因子图谱计算每条所述备选转发路径的链路维持能量因子的总和；将所述总和最小的备选转发路径作为目标转发路径。

第二方面，本发明实施例提供一种卫星通信路由选择装置，包括：获取模块，用于获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱；第一确定模块，用于基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合；第二确定模块，用于基于所述链路维持能量因子图谱和所述转发路径集合确定目标转发路径。

在可选的实施方式中，所述链路维持能量因子图谱包括：轨道间链路维持能量因子、轨道内链路维持能量因子、卫星与地面站链路维持能量因子。

在可选的实施方式中，当所述路由请求任务类型为转发跳数时，第一确定模块还用于：将所述源卫星作为当前卫星；重复执行以下步骤，直至当前转发跳数达到预设容限：选择所述当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并将所述转发路径的转发跳数加1，得到当前转发跳数；当任一邻接卫星是所述目的卫星时，将所述目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星；当邻接卫星中没有所述目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

本发明提供的卫星通信路由选择方法，包括：获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱；基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合；基于链路维持能量因子图谱和转发路径集合确定目标转发路径。

现有技术中的卫星通信路由选择方法，计算过程中均没有考虑到卫星电池为保持卫星间链路的通畅所消耗的能量，进而导致卫星电池的使用寿命缩短，与现有技术相比，本发明实施例所提供的卫星通信路由选择方法，在为源卫星到目的卫星确定转发路径时，不仅考虑到路由请求任务类型的限制条件，还考虑到链路维持能量因子的影响因素，从而缓解了现有技术中的卫星通信路由选择方法选择条件单一的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种卫星通信路由选择方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种卫星网络拓扑的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种当路由请求任务类型为转发跳数时，基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种卫星通信路由选择装置的功能模块图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前的卫星路由算法(考虑星上多跳路由转发情况下的路由)多考虑最短转发路径，或者考虑QoS(quality of service，服务质量)路由。这些算法都是在星间链路连通且链路质量稳定的前提下进行的。但实际的星间链路是由卫星间的收发天线相互对准才能存在的，且不同轨位、轨道间的卫星由于其运行速度不同，任意两颗星间在维持链路的时候是需要额外控制天线对准，维持天线对准保持卫星链路是需要消耗能量的，这些都可能会增加卫星电池在位置与姿态控制方面的负担。但是现有的算法中均未考虑到卫星电池能量消耗的因素，鉴于此，本发明实施例提供了一种卫星通信路由选择方法。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种卫星通信路由选择方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S11，获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱。

具体的，在本发明实施例中，为了确定源卫星到目的卫星的目标转发路径，首先要获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱，其中，卫星网络拓扑表示各卫星之间的链路连接情况以及卫星与地面站之间的连接情况，卫星网络拓扑可以采用以下方式获取：各轨道卫星在轨道内选出一颗卫星收集本轨道内的卫星及链路信息，下发给地面站，然后由地面站统一计算，路由表项，再回传给卫星。本发明实施例不对获取卫星网络拓扑的方式进行具体限制，用户也可以通过其他方式进行获取。

链路维持能量因子图谱是描述该卫星网络拓扑中各卫星链路在该时刻为了维持卫星链路畅通所需消耗的功率(功率＝单位时间内消耗的能量)。链路维持能量因子也是描述卫星天线经捕捉、跟踪、瞄准伺服机构和控制器构建和切换星间链路所消耗的能量，或者说单位时间内为了维持某链路，两颗卫星所消耗的能量，与天线类型、链路频率、控制器型号等都有关系。

图2示出了一种卫星网络拓扑图，图中(L1，L2，L3)为同一条低轨轨道上的卫星，(L4，L5，L6)为同一条低轨轨道上的卫星，(L7，L8，L9)为同一条低轨轨道上的卫星，图中还给出了每条链路的链路维持能量因子和该链路的传播时延，例如，图中的(x1，3)代表低轨卫星L1与低轨卫星L4之间的链路维持能量因子为x1，链路的传播时延为3毫秒；(z2，30)代表低轨卫星L1与地面站之间的链路维持能量因子为z2，链路的传播时延为30毫秒；(y1，60)代表低轨卫星L1与高轨卫星G1之间的链路维持能量因子为y1，链路的传播时延为60毫秒。

步骤S12，基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合。

在获取到卫星网络拓扑之后，还要确认路由请求任务类型的预设容限，其中，路由请求任务类型可以是：转发跳数或转发时延，本发明实施例不对所有的路由请求任务类型进行一一枚举，预设容限是根据路由请求任务类型进行的相应限定，例如，限定源卫星到目的卫星的转发跳数不超过5跳，或者限定源卫星到目的卫星的转发时延不超过100毫秒。

在确认了路由请求任务类型的预设容限后，就能够基于上述卫星网络拓扑确定源卫星到目的卫星的转发路径集合，例如，设定数据转发任务为源卫星L1向目的卫星L5转发数据(与L1连接的地面站要想L5连接的地面站传输数据)，且路由请求任务类型为转发跳数，预设容限为2跳，那么根据转发跳数最短算法，源卫星L1到目的卫星L5的转发路径集合中就包括：(L1，L4，L5),(L1，L2，L5),(L1，G1)，选用高轨卫星G1作为转发路径，这是一个默认项，所有转发都可以走经过高轨卫星的方式，但是不建议优先选择这种方式，一个原因是高轨卫星资源有限，对于应急情况高轨卫星资源很宝贵；另一个原因是走高轨转发会引入较大的传播时延，而如果走低轨的话可能走三到四跳的路径才可能引入同等级的传播时延。

图2中为了图整体的美观性，只画了一个地面站，也就是，本发明实施例中，该地面站与图中所有的卫星都能进行通信连接，但是实际情况一般是每条轨道上的卫星都有一个地面站，三个低轨轨道也就应该对应三个地面站，此外，一个地面站同一时刻只能跟某个轨道上的一颗卫星(过顶的那颗卫星)建立通信链路。

步骤S13，基于链路维持能量因子图谱和转发路径集合确定目标转发路径。

在确定了源卫星到目的卫星的转发路径集合之后，还要基于链路维持能量因子图谱，确定目标转发路径，为了实现卫星能量利用率最高，效率最优，一般选取能量消耗最少的转发路径作为目标转发路径，用户也可以根据需要设定其他选择条件，本发明实施例不对其进行限制。

上文中对本发明实施例提供的卫星通信路由选择方法进行了简单的描述，下面对其中涉及的其他处理过程进行详细描述。

在一个可选的实施方式中，链路维持能量因子图谱包括：轨道间链路维持能量因子、轨道内链路维持能量因子、卫星与地面站链路维持能量因子。

本发明实施例的图2给出了一种卫星网络拓扑图及链路维持能量因子图谱，其中，(L1，L2，L3)为同一条低轨轨道上的卫星，(L4，L5，L6)为同一条低轨轨道上的卫星，(L7，L8，L9)为同一条低轨轨道上的卫星，G1为高轨卫星，那么，x1，x4，x5，x8，x9和x10为低轨轨道间链路维持能量因子；y1，y2，y3为高轨卫星与低轨卫星的轨道间链路维持能量因子；x2，x3，x6，x7，x11和x12为轨道内链路维持能量因子；z1为高轨卫星G1与地面站的链路维持能量因子；z2为低轨卫星L1与地面站的链路维持能量因子，本发明实施例中假定低轨卫星与地面站的链路维持能量因子均为z2，高轨卫星与地面站的链路维持能量因子均为z1。

在一个可选的实施方式中，当路由请求任务类型为转发跳数时，如图3所示，基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合包括如下步骤：

步骤S21，将源卫星作为当前卫星。

重复执行步骤S22至步骤S24，直至当前转发跳数达到预设容限：

步骤S22，选择当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并将转发路径的转发跳数加1，得到当前转发跳数。

具体的，当路由请求任务类型为转发跳数时，要计算源卫星到目的卫星的转发路径集合，首先，将源卫星作为当前卫星，然后，将当前卫星的每一个邻接卫星都作为转发路径的下一跳，例如，若当前卫星有4颗邻接卫星，则将出现4条转发路径，同时这4条转发路径的跳数加1，得到当前转发跳数。

步骤S23，当任一邻接卫星是目的卫星时，将目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星。

当前卫星经过一跳后，如果恰好某一个邻接卫星为目的卫星，那么就将邻接卫星为目的卫星的这条转发路径存入转发路径集合，并将其余的邻接卫星作为当前卫星，并判断当前转发跳数是否达到预设容限，如果未达到，则执行步骤S22，否则将停止进行下一跳。

为了便于理解，下面举例说明，如图2中所示，若源卫星为L2，目的卫星为L5，且预设容限为4跳，当L2为当前卫星时，恰好L5为L2的一个邻接卫星，那么就将(L2，L5)这条转发路径存入转发路径集合，同时(L2，L1)，(L2，L3)也是从L2开始第一跳的两条路径，但是由于L1，L3并不是目的卫星，且当前转发跳数1并未达到预设容限，则将L1，L3作为当前卫星，重复执行上述步骤S22；但是，如果4次重复执行完步骤S22后，当前卫星的邻接卫星中未出现目的卫星，则停止重复执行的操作。

步骤S24，当邻接卫星中没有目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

当前卫星经过一跳得到所有的一跳转发路径，如果邻接卫星中没有出现目的卫星，那么就将全部的邻接卫星作为当前卫星，并判断当前转发跳数是否达到预设容限，如果未达到，则执行步骤S22，否则将停止进行下一跳。

在一个可选的实施方式中，当路由请求任务类型为转发时延时，基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合包括如下步骤：

步骤S31，将源卫星作为当前卫星。

重复执行步骤S32至步骤S34，直至转发路径的当前转发时延达到预设容限：

步骤S32，选择当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并计算每条转发路径的当前转发时延。

具体的，当路由请求任务类型为转发时延时，要计算源卫星到目的卫星的转发路径集合，首先，将源卫星作为当前卫星，然后，将当前卫星的每一个邻接卫星都作为转发路径的下一跳，例如，若当前卫星有4颗邻接卫星，则将出现4条转发路径，同时分别计算这4条转发路径对应的转发时延，得到每条转发路径的当前转发时延。

步骤S33，当任一邻接卫星是目的卫星且当前转发时延未超过预设容限时，将目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星。

当前卫星经过一跳后，如果恰好某一个邻接卫星为目的卫星，那么首先要判断目的卫星所属的这一条转发路径的转发时延是否超过预设容限，如果超过了预设容限，那么这条转发路径不能被存入转发路径集合，并将这条转发路径丢弃；如果未超过，则将目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星，然后判断上述剩余邻接卫星所属的转发路径的当前转发时延是否达到预设容限，对于当前转发时延未达到预设容限的转发路径，可以继续执行步骤S32，而对于当前转发时延已经达到预设容限的转发路径，将停止进行下一跳。

为了便于理解，下面举例说明，如图2中所示，若源卫星为L2，目的卫星为L5，且预设容限为10毫秒，当L2为当前卫星时，恰好L5为L2的一个邻接卫星，且从图中可知，该链路的传播时延为4毫秒，未超过预设容限，那么就将(L2，L5)这条转发路径存入转发路径集合，同时由于L1，L3并不是目的卫星，所以将L1，L3作为当前卫星，(L2，L1)，(L2，L3)也是从L2开始第一跳的两条路径，且(L2，L1)这条路径的当前转发时延为3毫秒，(L2，L3)这条路径的当前转发时延为3毫秒，均未达到预设容限，则可以重复执行上述步骤S32；但是，如果重复执行若干次步骤S32后，当前卫星的邻接卫星中未出现目的卫星，且某一条转发路径达到了预设容限，那么将停止在这条路径上进行下一跳，并舍弃该路径。

步骤S34，当邻接卫星中没有目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

当前卫星经过一跳得到所有的一跳转发路径，如果邻接卫星中没有出现目的卫星，那么就将全部的邻接卫星作为当前卫星，并判断每条转发路径的当前转发时延是否达到预设容限，未达到预设容限的转发路径，可以执行步骤S32，而对于当前转发时延已经达到预设容限的转发路径，将停止进行下一跳并舍弃该路径。

上文中详细描述了针对两种不同的路由请求任务类型，确定转发路径集合的过程，下面将详细描述确定目标转发路径的过程。

在一个可选的实施方式中，基于链路维持能量因子图谱和转发路径集合确定目标转发路径包括如下步骤：

步骤S41，基于转发路径集合确定备选转发路径，其中，备选转发路径为转发路径集合中与最短转发路径的偏差小于预设阈值的转发路径。

在得到转发路径集合后，首先在转发路径集合中挑选出与(时延或跳数)最短转发路径的偏差小于预设阈值的转发路径，目的是想增加目标转发路径可选的路径数量，避免某条转发路径一直被选中，导致负载不均衡。上述预设阈值的大小用户可以根据实际需要进行设置，本发明不对其进行具体限定，预设阈值越大，备选转发路径越多。

步骤S42，基于链路维持能量因子图谱和备选转发路径确定目标转发路径。

在确定了备选转发路径之后，再结合链路维持能量因子图谱中的值，确定一条适合的目标转发路径。

在一个可选的实施方式中，基于转发路径集合确定备选转发路径包括如下步骤：

步骤S51，获取转发路径的预设偏差容限。

步骤S52，基于算式

计算转发路径集合中每条转发路径与最短转发路径的任务偏差，其中，P₁表示转发路径集合中的最短转发路径，F_i表示第i个转发路径P_i与最短转发路径P₁之间的任务偏差，cost表示转发路径的计算依据。

步骤S53，将任务偏差小于预设偏差容限的转发路径作为备选转发路径。

具体的，要确定备选转发路径，首先获取转发路径的预设偏差容限，本发明实施例中，预设偏差容限越大，得到的备选转发路径越多，为了便于理解，下面对确定备选转发路径的过程进行举例说明：

若路由请求任务类型为转发时延，且预设偏差容限为20％，转发路径集合中有5条转发路径(P₁，P₂，P₃，P₄，P₅)，对应的计算依据分别为(10，11，11.5，13，15)，单位为毫秒，由此可知，最短转发路径P₁的计算依据cost(P₁)＝10毫秒，cost(P₂)＝11毫秒，以此类推，利用上述任务偏差的算式可以计算得到(P₂，P₃，P₄，P₅)对应的任务偏差分别为(10％，15％，30％，50％)，再将得到的任务偏差与预设偏差容限进行比较，将任务偏差小于20％的转发路径作为备选转发路径，进而得到备选转发路径为(P₁，P₂，P₃)。

在一个可选的实施方式中，基于链路维持能量因子图谱和备选转发路径确定目标转发路径包括如下步骤：

步骤S61，基于链路维持能量因子图谱计算每条备选转发路径的链路维持能量因子的总和。

步骤S62，将总和最小的备选转发路径作为目标转发路径。

具体的，在确定了备选转发路径之后，还需要基于链路维持能量因子图谱计算每条备选转发路径的链路维持能量因子的总和，并将计算结果中总和最小的备选转发路径作为目标转发路径。例如，假设备选转发路径为(P₁，P₂，P₃)，且这三条备选转发路径的链路维持能量因子的总和分别为：(m1，m2，m3)，那么目标转发路径为min{m1，m2，m3}对应的备选转发路径。

综上所述，本发明实施例提供的卫星通信路由选择方法除了转发跳数、链路时延等因素外，提供了链路维持能量因子作为卫星路由的一种路径选择依据，考虑有限的星上电池容量，利用该方法能够选择出能量效率最优的转发路径，相比传统方法能有效减轻卫星电池的负载压力，更加绿色节能。

实施例二

本发明实施例还提供了一种卫星通信路由选择装置，该卫星通信路由选择装置主要用于执行上述实施例一所提供的卫星通信路由选择方法，以下对本发明实施例提供的卫星通信路由选择装置作具体介绍。

图4为本发明实施例提供的一种卫星通信路由选择装置的功能模块图，如图4所示，该装置包括：获取模块11，第一确定模块12，第二确定模块13，其中：

获取模块11，用于获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱。

第一确定模块12，用于基于卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合。

第二确定模块13，用于基于链路维持能量因子图谱和转发路径集合确定目标转发路径。

现有技术中的卫星通信路由选择方法，计算过程中均没有考虑到卫星电池为保持卫星间链路的通畅所消耗的能量，进而导致卫星电池的使用寿命缩短，与现有技术相比，本发明实施例所提供的卫星通信路由选择装置，在为源卫星到目的卫星确定转发路径时，不仅考虑到路由请求任务类型的限制条件，还考虑到链路维持能量因子的影响因素，从而缓解了现有技术中的卫星通信路由选择方法选择条件单一的技术问题。

可选的，链路维持能量因子图谱包括：轨道间链路维持能量因子、轨道内链路维持能量因子、卫星与地面站链路维持能量因子。

可选的，当路由请求任务类型为转发跳数时，第一确定模块还用于：

将源卫星作为当前卫星。

重复执行以下步骤，直至当前转发跳数达到预设容限：

选择当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并将转发路径的转发跳数加1，得到当前转发跳数。

当任一邻接卫星是目的卫星时，将目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星。

当邻接卫星中没有目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

可选的，当路由请求任务类型为转发时延时，第一确定模块还用于：

将源卫星作为当前卫星。

重复执行以下步骤，直至转发路径的当前转发时延达到预设容限：

选择当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并计算每条转发路径的当前转发时延。

当任一邻接卫星是目的卫星且当前转发时延未超过预设容限时，将目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星。

当邻接卫星中没有目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

可选的，第二确定模块还用于：

基于转发路径集合确定备选转发路径，其中，备选转发路径为转发路径集合中与最短转发路径的偏差小于预设阈值的转发路径。

基于链路维持能量因子图谱和备选转发路径确定目标转发路径。

可选的，该装置还用于：

获取转发路径的预设偏差容限。

基于算式

计算转发路径集合中每条转发路径与最短转发路径的任务偏差，其中，P₁表示转发路径集合中的最短转发路径，F_i表示第i个转发路径P_i与最短转发路径P₁之间的任务偏差，cost表示转发路径的计算依据。

将任务偏差小于预设偏差容限的转发路径作为备选转发路径。

可选的，该装置还用于：

基于链路维持能量因子图谱计算每条备选转发路径的链路维持能量因子的总和。

将总和最小的备选转发路径作为目标转发路径。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种卫星通信路由选择方法，其特征在于，包括：

获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱；

基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合；

基于所述链路维持能量因子图谱和所述转发路径集合确定目标转发路径；

其中，基于所述链路维持能量因子图谱和所述转发路径集合确定目标转发路径包括：

基于所述转发路径集合确定备选转发路径，其中，所述备选转发路径为所述转发路径集合中与最短转发路径的偏差小于预设阈值的转发路径；

基于所述链路维持能量因子图谱和所述备选转发路径确定目标转发路径；

其中，基于所述转发路径集合确定备选转发路径包括：

获取转发路径的预设偏差容限；

基于算式

计算所述转发路径集合中每条转发路径与最短转发路径的任务偏差，其中，P₁表示所述转发路径集合中的最短转发路径，F_i表示第i个转发路径P_i与最短转发路径P₁之间的任务偏差，cost表示所述转发路径的计算依据；

将所述任务偏差小于所述预设偏差容限的转发路径作为备选转发路径；

其中，基于所述链路维持能量因子图谱和所述备选转发路径确定目标转发路径包括：

基于所述链路维持能量因子图谱计算每条所述备选转发路径的链路维持能量因子的总和；

将所述总和最小的备选转发路径作为目标转发路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述链路维持能量因子图谱包括：轨道间链路维持能量因子、轨道内链路维持能量因子、卫星与地面站链路维持能量因子。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述路由请求任务类型为转发跳数时，基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合包括：

将所述源卫星作为当前卫星；

重复执行以下步骤，直至当前转发跳数达到预设容限：

选择所述当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并将所述转发路径的转发跳数加1，得到当前转发跳数；

当任一邻接卫星是所述目的卫星时，将所述目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星；

当邻接卫星中没有所述目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述路由请求任务类型为转发时延时，基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合包括：

将所述源卫星作为当前卫星；

重复执行以下步骤，直至转发路径的当前转发时延达到预设容限：

选择所述当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并计算每条转发路径的当前转发时延；

当任一邻接卫星是所述目的卫星且当前转发时延未超过所述预设容限时，将所述目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星；

当邻接卫星中没有目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

5.一种卫星通信路由选择装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取卫星网络拓扑和链路维持能量因子图谱；

第一确定模块，用于基于所述卫星网络拓扑和路由请求任务类型的预设容限确定源卫星到目的卫星的转发路径集合；

第二确定模块，用于基于所述链路维持能量因子图谱和所述转发路径集合确定目标转发路径；

其中，第二确定模块还用于：

基于所述转发路径集合确定备选转发路径，其中，所述备选转发路径为所述转发路径集合中与最短转发路径的偏差小于预设阈值的转发路径；

基于所述链路维持能量因子图谱和所述备选转发路径确定目标转发路径；

所述装置还用于：

获取转发路径的预设偏差容限；

基于算式

计算所述转发路径集合中每条转发路径与最短转发路径的任务偏差，其中，P₁表示所述转发路径集合中的最短转发路径，F_i表示第i个转发路径P_i与最短转发路径P₁之间的任务偏差，cost表示所述转发路径的计算依据；

将所述任务偏差小于所述预设偏差容限的转发路径作为备选转发路径；

所述装置还用于：

基于所述链路维持能量因子图谱计算每条所述备选转发路径的链路维持能量因子的总和；

将所述总和最小的备选转发路径作为目标转发路径。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述链路维持能量因子图谱包括：轨道间链路维持能量因子、轨道内链路维持能量因子、卫星与地面站链路维持能量因子。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述路由请求任务类型为转发跳数时，第一确定模块还用于：

将所述源卫星作为当前卫星；

重复执行以下步骤，直至当前转发跳数达到预设容限：

选择所述当前卫星的每个邻接卫星作为转发路径的下一跳，并将所述转发路径的转发跳数加1，得到当前转发跳数；

当任一邻接卫星是所述目的卫星时，将所述目的卫星的转发路径存入转发路径集合，并将剩余邻接卫星作为当前卫星；

当邻接卫星中没有所述目的卫星时，将全部邻接卫星作为当前卫星。

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