CN111464235A - 基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置 - Google Patents

基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置 Download PDF

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CN111464235A CN202010570932.5A CN202010570932A CN111464235A CN 111464235 A CN111464235 A CN 111464235A CN 202010570932 A CN202010570932 A CN 202010570932A CN 111464235 A CN111464235 A CN 111464235A
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Abstract

本发明涉及一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置，所述方法包括判断确定时间调整参数模式是否为固定模式；若是，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数；基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。本发明提高了卫星移动网络切换准确性和安全性。

Description

基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置
技术领域
本发明涉及低轨卫星技术领域，尤其涉及一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置。
背景技术
低轨卫星移动网络是指在距地较低高度（约1000km）轨道部署若干卫星，卫星通过无线电辐射地面形成的网络。覆盖区域内的终端可以通过卫星接入网络、获取数据，其功能与地面移动网络类似。如图1(a)所示，低轨卫星以等分轨道的方式部署，若干轨道的低轨卫星通过星间链路（虚线）形成全球性的网络。理想情况下，一个卫星的覆盖范围可以用圆形表示，这些圆形会彼此交叠，取圆的内接四边形为一个覆盖范围，称为小区。卫星移动网络切换管理基于软件定义网络（Software-Defined Network，SDN）体制。如图1(b)所示，图中卫星和小区是投影模式，卫星是小区中的圆圈。投影外有一圆点、斜线填充，是卫星移动网络控制器，它是逻辑上唯一的，可以理解的是，物理上可能是多个，但有一个主控。该控制器通过逻辑上的控制信道，如点划线所示，与每一个卫星通信，逻辑上的控制信道是依靠卫星网络的天地链路和星间链路承载。
移动网络中的一个关键技术是切换控制，用户具有移动性，一个移动网络的接入节点（即基站）只能覆盖一定范围，当用户移出一个基站的覆盖范围时，若要无间断的通信，就需要切换到另一基站。在卫星移动网络中，卫星充当基站的功能，不同的是，地面网络中，用户相对于基站运动速度很低，故切换频率不高，而卫星移动网络中卫星移动速度高，用户接入卫星移动网络后，需要经历频繁的切换。目前地面移动网络的切换管理主要是基于事件进行相应的切换，但是，卫星移动网络在底层技术上无法做到像地面网络那样复杂，因而很难沿用这样复杂的切换触发技术。
卫星移动网络可基于时间根据预测的轨迹进行切换，但是，卫星会先于终端接入前存储该终端，这时候会有一定的暴露时间，暴露时间是指卫星收到要切换到本星星下的终端信息的时刻，到终端完成切换到本星时刻之间的时间。若有一个伪终端复刻该终端所有信息就可以在这个暴露时间趁机接入卫星网络，对网络进行攻击，且暴露时间是min级的。因此，如何设定一个切换时间策略，使得控制传递终端信息的时间既要在终端切换到本卫星前，又要尽可能降低或消除暴露时间，提高卫星移动网络切换准确性和安全性，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于，提供一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置，提高了卫星移动网络切换准确性和安全性。
根据本发明一方面，提供了一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法，包括:
判断确定时间调整参数模式是否为固定模式；
若是，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数；
基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。
进一步的，所述方法还包括：确定所述时间调整参数的固定值，具体包括以下步骤：
设终端接入卫星
Figure 513348DEST_PATH_IMAGE001
的时刻是
Figure 961647DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 147909DEST_PATH_IMAGE003
向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序 图的时刻是
Figure 339855DEST_PATH_IMAGE004
，卫星i收到切换时序图的时刻为
Figure 560752DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 55319DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 853510DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 491559DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 832541DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 498009DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 783497DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间，设
Figure 192612DEST_PATH_IMAGE011
都相等，
Figure 247156DEST_PATH_IMAGE011
取值为
Figure 582060DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 354844DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间 调整参数，是一个0到1之间的数值；
Figure 239755DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 289750DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 156075DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间，等于 两卫星间星间链路的传播时延
Figure 70284DEST_PATH_IMAGE016
,若存在重传
Figure 680257DEST_PATH_IMAGE017
次，则
Figure 584759DEST_PATH_IMAGE014
等于
Figure 887565DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 244728DEST_PATH_IMAGE019
是卫星
Figure 658391DEST_PATH_IMAGE015
收到切换时序图的时刻，这一时刻首先要早于终端接入星
Figure 417400DEST_PATH_IMAGE015
的时刻，则有
Figure 891107DEST_PATH_IMAGE020
;
Figure 234101DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 185877DEST_PATH_IMAGE022
（3）
其中，
Figure 330550DEST_PATH_IMAGE023
是一个随机数，终端发送信号到任何卫星
Figure 709579DEST_PATH_IMAGE001
的传播时间为
Figure 41334DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 937746DEST_PATH_IMAGE013
保持下限， 由此可得：
Figure 530401DEST_PATH_IMAGE025
（4）
令
Figure 722742DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 666427DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 100950DEST_PATH_IMAGE028
，结合式（1）(2)、(3)和(4),可以得到：
Figure 813692DEST_PATH_IMAGE029
在上述范围内取任意值作为所述固定值。
进一步的，所述预设的切换时间参数包括：终端接入卫星
Figure 409889DEST_PATH_IMAGE001
的时刻
Figure 575291DEST_PATH_IMAGE002
、终端接入卫 星
Figure 672560DEST_PATH_IMAGE015
的时刻
Figure 380753DEST_PATH_IMAGE030
、是卫星
Figure 272486DEST_PATH_IMAGE001
收到控制信息的时刻
Figure 564665DEST_PATH_IMAGE031
、向下一跳覆盖卫星发送剩余时 序图的时刻
Figure 465625DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 434849DEST_PATH_IMAGE032
所述获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数包括：
Figure 763062DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 778422DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 483073DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 667323DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 166438DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 934674DEST_PATH_IMAGE033
（6）
Figure 990485DEST_PATH_IMAGE034
（7）
Figure 291892DEST_PATH_IMAGE035
（8）
其中，
Figure 696328DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间；
Figure 810915DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间调整参数，是一个0到1之 间的数值；
Figure 467155DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 921270DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 903133DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间；
基于式(5)到式(8)，可得
Figure 413005DEST_PATH_IMAGE013
的绝对计算式为：
Figure 872936DEST_PATH_IMAGE036
（9）
基于公式（10）通过平均方式确定所述时间调整参数
Figure 243874DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 131059DEST_PATH_IMAGE038
（10）
或者，基于公式（11）通过最小
Figure 954659DEST_PATH_IMAGE037
方式确定所述时间调整参数
Figure 218281DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 443726DEST_PATH_IMAGE039
（11）
其中
Figure 347DEST_PATH_IMAGE040
是第
Figure 576822DEST_PATH_IMAGE041
次收集的信息计算出
Figure 378556DEST_PATH_IMAGE013
。
进一步的，所述基于所述时间调整参数生成切换时序图，包括：
基于所述时间调整参数确定向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序图的时刻
Figure 458507DEST_PATH_IMAGE004
，生 成对应的切换时序图，所述切换时序图包括预设的切换轨迹和切换时间参数。
根据本发明另一方面，提供了一种基于时间的低轨卫星移动网络切换装置，包括:
模式判断模块，配置为判断确定时间调整参数模式是否为固定模式；
参数确定模块，配置为若是固定模式，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数；
网络切换模块，配置为基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。
进一步的，所述参数确定模块包括第一参数确定单元，用于确定所述时间调整参数的固定值，具体配置为：
设终端接入卫星
Figure 749811DEST_PATH_IMAGE001
的时刻是
Figure 157790DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 887848DEST_PATH_IMAGE003
向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序 图的时刻是
Figure 452998DEST_PATH_IMAGE004
，卫星i收到切换时序图的时刻为
Figure 977520DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 138374DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 406544DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 602034DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 563036DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 945607DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 17468DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间，设
Figure 565999DEST_PATH_IMAGE011
都相等，
Figure 432324DEST_PATH_IMAGE011
取值为
Figure 567770DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 177743DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间 调整参数，是一个0到1之间的数值；
Figure 82245DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 119471DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 742214DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间，等于 两卫星间星间链路的传播时延
Figure 155878DEST_PATH_IMAGE016
,若存在重传
Figure 416351DEST_PATH_IMAGE017
次，则
Figure 890058DEST_PATH_IMAGE014
等于
Figure 734517DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 686292DEST_PATH_IMAGE019
是卫星
Figure 565387DEST_PATH_IMAGE015
收到切换时序图的时刻，这一时刻首先要早于终端接入星 的时刻，则有
Figure 276171DEST_PATH_IMAGE020
;
Figure 31637DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 263773DEST_PATH_IMAGE022
（3）
其中，
Figure 79282DEST_PATH_IMAGE023
是一个随机数，终端发送信号到任何卫星
Figure 632755DEST_PATH_IMAGE001
的传播时间为
Figure 191912DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 780019DEST_PATH_IMAGE013
保持下限， 由此可得：
Figure 172954DEST_PATH_IMAGE025
（4）
令
Figure 246346DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 343615DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 317387DEST_PATH_IMAGE028
，结合式（1）(2)、(3)和(4),可以得到：
Figure 881224DEST_PATH_IMAGE029
在上述范围内取任意值作为所述固定值。
进一步的，所述预设的切换时间参数包括：终端接入卫星
Figure 940447DEST_PATH_IMAGE001
的时刻
Figure 575827DEST_PATH_IMAGE002
、终端接入卫 星
Figure 637062DEST_PATH_IMAGE015
的时刻
Figure 965275DEST_PATH_IMAGE030
、是卫星
Figure 980636DEST_PATH_IMAGE001
收到控制信息的时刻
Figure 685287DEST_PATH_IMAGE031
、向下一跳覆盖卫星发送剩余时 序图的时刻
Figure 368072DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 8132DEST_PATH_IMAGE032
所述参数确定模块包括第二参数确定单元，配置为：
Figure 635422DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 989436DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 651362DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 134427DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 983434DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 905254DEST_PATH_IMAGE033
（6）
Figure 421686DEST_PATH_IMAGE034
（7）
Figure 636504DEST_PATH_IMAGE035
（8）
其中，
Figure 238387DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间；
Figure 432739DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间调整参数，是一个0到1之 间的数值；
Figure 69257DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 956441DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 780041DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间；
基于式(5)到式(8)，可得
Figure 43663DEST_PATH_IMAGE013
的绝对计算式为：
Figure 269108DEST_PATH_IMAGE036
（9）
基于公式（10）通过平均方式确定所述时间调整参数
Figure 840377DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 416852DEST_PATH_IMAGE038
（10）
或者，基于公式（11）通过最小
Figure 218586DEST_PATH_IMAGE037
方式确定所述时间调整参数
Figure 298538DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 465208DEST_PATH_IMAGE039
（11）
其中
Figure 528979DEST_PATH_IMAGE040
是第
Figure 367360DEST_PATH_IMAGE041
次收集的信息计算出
Figure 567397DEST_PATH_IMAGE013
。
进一步的，所述网络切换模块包括时序图生成单元，配置为
基于所述时间调整参数确定向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序图的时刻
Figure 232864DEST_PATH_IMAGE004
，生 成对应的切换时序图，所述切换时序图包括预设的切换轨迹和切换时间参数。
根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本发明又一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
本发明使得控制传递终端信息的时间既在终端切换到本卫星前，降低了暴露时间，提高了卫星移动网络切换准确性和安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1(a)为现有技术中低轨卫星覆盖范围和小区示意图；
图1(b)为现有技术中低轨卫星控制体制示意图；
图2(a)为基于时序切换的切换控制过程示意图；
图2(b)为周期型切换时序图示意图；
图2(c)为国际型切换时序图示意图；
图3为本发明实施例提供的基于时间的低轨卫星移动网络切换方法逻辑示意图；
图4为本发明实施例所述的两种切换时间策略示意图；
图5为本发明实施例提供的基于时间的低轨卫星移动网络切换装置示意图。
【符号说明】
1：模式判断模块 2：参数确定模块
3：网络切换模块。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法和装置的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
在卫星网络场景中，卫星相对于终端作运动，在预设时间段内，若干卫星将先后覆盖终端，如图2(a)所示。在卫星网络场景中，终端大概可以分为两种类型，一种是相对于卫星的高速运动（104km/h量级）几乎不动，如人或车的运动速度，在101～102km/h之间；另一种是速度较快，103km/h量级，如飞机，在短时间内可能会飞出覆盖区。这两种情况会使得覆盖终端的卫星形成两种形式的切换时序图，一种是周期时序图，称为循环时序图，如图2(b)所示，对应相对静止的终端，另一种轨迹型时序图，如图2(c)所示，有始有终对应于交通工具上的终端。基于SDN控制体制，切换控制过程可以简述为，SDN控制器将时序图发给最初接入的卫星，卫星按照时序图的下一表项发送剩余时序图，所述剩余时序图即去掉已经完成终端接入或切入的卫星信息，而发送的触发条件有很多种，比如收到时序图立即分发，再如先发下一跳，等到终端接入下一跳卫星时，下一跳卫星再把剩余时序图发送到再下一跳卫星。但以上两种策略有一定的安全性问题，卫星会先于终端接入前存储该终端，这时候会有一定的暴露时间，假设有一个伪终端复刻该终端所有信息就可以在这个暴露时间趁机接入卫星网络，对网络进行攻击，且而暴露时间是min级的，由此可知，按照切换时序图传递终端信息的策略要设定恰当的时间，既要在终端切换到本卫星前，又要尽可能降低或消除暴露时间， 基于此，本发明实施例提供了一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法，逻辑示意图如图3所示，包括:
步骤S1、判断确定时间调整参数模式是否为固定模式；
步骤S2、若是，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数；
步骤S3、基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。
作为一种示例，所述方法还包括步骤S20、确定所述时间调整参数的固定值，具体包括以下步骤，如图4所示：
设终端接入卫星
Figure 252773DEST_PATH_IMAGE001
的时刻是
Figure 661889DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 716433DEST_PATH_IMAGE003
向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序 图的时刻是
Figure 287222DEST_PATH_IMAGE004
，卫星i收到切换时序图的时刻为
Figure 702416DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 774278DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 558694DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 690598DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 560465DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 436017DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 137257DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间，设
Figure 548385DEST_PATH_IMAGE011
都相等，
Figure 295761DEST_PATH_IMAGE011
取值为
Figure 319211DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 202854DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间 调整参数，是一个0到1之间的数值；
Figure 551927DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 255441DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 348161DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间，等于 两卫星间星间链路的传播时延
Figure 351890DEST_PATH_IMAGE016
,若存在重传
Figure 373329DEST_PATH_IMAGE017
次，则
Figure 829718DEST_PATH_IMAGE014
等于
Figure 460550DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 318785DEST_PATH_IMAGE019
是卫星
Figure 9660DEST_PATH_IMAGE015
收到切换时序图的时刻，这一时刻首先要早于终端接入星
Figure 687766DEST_PATH_IMAGE015
的时刻，则有
Figure 122290DEST_PATH_IMAGE020
;
Figure 835031DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 195343DEST_PATH_IMAGE022
（3）
其中，
Figure 626324DEST_PATH_IMAGE023
是一个随机数，终端发送信号到任何卫星
Figure 598959DEST_PATH_IMAGE001
的传播时间为
Figure 166207DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 198885DEST_PATH_IMAGE013
保持下限， 由此可得：
Figure 258108DEST_PATH_IMAGE025
（4）
令
Figure 159068DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 223232DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 551445DEST_PATH_IMAGE028
，结合式（1）(2)、(3)和(4),可以得到：
Figure 566806DEST_PATH_IMAGE029
在上述范围内取任意值作为所述固定值。该策略中
Figure 5877DEST_PATH_IMAGE037
是固定的，一旦确定就不再改变， 比较适合循环切换时序图。但需要说明的是，循环切换时序图采用固定
Figure 423083DEST_PATH_IMAGE042
优选实施例，并 不仅限于此，轨迹时序图也适用于此，且循环切换时序图也可采用自适应策略不断更新
Figure 63143DEST_PATH_IMAGE037
。
另一种时间策略是动态
Figure 690434DEST_PATH_IMAGE037
策略，即自适应策略，如图4所示，依靠控制器收集时序图 覆盖上的时间信息，不断更新
Figure 103835DEST_PATH_IMAGE037
，这种更新可以是离线的方式，因而适合与具有重用轨迹的 终端接入，即轨迹时序图。但可以理解的是，轨迹时序图采用动态
Figure 641127DEST_PATH_IMAGE037
策略为优选实施例，轨 迹时序图亦可采用固定
Figure 311143DEST_PATH_IMAGE037
策略。在这一策略中，所有时间变量都不再相等，具体地，步骤S2 中，如图4所示，所述预设的切换时间参数包括：终端接入卫星
Figure 35516DEST_PATH_IMAGE001
的时刻
Figure 81970DEST_PATH_IMAGE002
、终端接入卫星
Figure 208189DEST_PATH_IMAGE015
的时刻
Figure 49106DEST_PATH_IMAGE030
、是卫星
Figure 281680DEST_PATH_IMAGE001
收到控制信息的时刻
Figure 741611DEST_PATH_IMAGE031
、向下一跳覆盖卫星发送剩余时序 图的时刻
Figure 112550DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 999734DEST_PATH_IMAGE032
可以理解的是，所述预设的切换时间参数均为已知量，是可 以直接测量得到，并将测量的结果放入信息中进行收发。
步骤S2中，所述获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数包括：
Figure 823334DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 86956DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 312401DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 495121DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 179918DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 247231DEST_PATH_IMAGE033
（6）
Figure 592761DEST_PATH_IMAGE034
（7）
Figure 821749DEST_PATH_IMAGE035
（8）
其中，
Figure 619940DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间；
Figure 225365DEST_PATH_IMAGE043
是一个0到1 之间的数值；
Figure 425402DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 326756DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 549927DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间；
基于式(5)到式(8)，可得
Figure 959042DEST_PATH_IMAGE013
的绝对计算式为：
Figure 13586DEST_PATH_IMAGE036
（9）
基于公式（10）通过平均方式确定所述时间调整参数
Figure 584376DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 357160DEST_PATH_IMAGE038
（10）
或者，基于公式（11）通过最小
Figure 802922DEST_PATH_IMAGE037
方式确定所述时间调整参数
Figure 711972DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 719243DEST_PATH_IMAGE039
（11）
其中
Figure 713744DEST_PATH_IMAGE040
是第
Figure 464662DEST_PATH_IMAGE041
次收集的信息计算出
Figure 228218DEST_PATH_IMAGE013
。
对于公式（10）的平均策略来说，通常可获得最短的暴露时间，但需要不断更新，而对于公式（11）的最小策略来说，它基于最差情况，可能会增大暴露时间，但它更新频率更低，控制器可根据实际性能选择对应的策略。
可以理解的是，实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，通过同样通过上述过程计算出对应的时间调整参数，仅仅更换其中对应的预设时间参数即可，在此不再赘述。
步骤S3中，所述基于所述时间调整参数生成切换时序图，包括：
步骤S31、基于所述时间调整参数，以及公式（1）或公式（5）确定向下一跳覆盖卫星发送 剩余切换时序图的时刻
Figure 406390DEST_PATH_IMAGE004
，生成对应的切换时序图，所述切换时序图包括预设的切换轨 迹和切换时间参数。
本发明实施例还提供了一种基于时间的低轨卫星移动网络切换装置，如图5所示，包括模式判断模块1、参数确定模块2和网络切换模块3，其中，模式判断模块1配置为判断确定时间调整参数模式是否为固定模式。参数确定模块2配置为若是固定模式，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数。网络切换模块3，配置为基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。
作为一种示例，所述参数确定模块2包括第一参数确定单元，用于确定所述时间调整参数的固定值，具体配置为：
设终端接入卫星
Figure 888187DEST_PATH_IMAGE001
的时刻是
Figure 678682DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 562324DEST_PATH_IMAGE003
向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序 图的时刻是
Figure 911397DEST_PATH_IMAGE004
，卫星i收到切换时序图的时刻为
Figure 880490DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 973211DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 711360DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 496913DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 953302DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 82670DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 940905DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间，设
Figure 366201DEST_PATH_IMAGE011
都相等，
Figure 309886DEST_PATH_IMAGE011
取值为
Figure 744410DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 457151DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间 调整参数，是一个0到1之间的数值；
Figure 318928DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 484330DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 958430DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间，等于 两卫星间星间链路的传播时延
Figure 791257DEST_PATH_IMAGE016
,若存在重传
Figure 823935DEST_PATH_IMAGE017
次，则
Figure 476633DEST_PATH_IMAGE014
等于
Figure 252959DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 674713DEST_PATH_IMAGE019
是卫星
Figure 143872DEST_PATH_IMAGE015
收到切换时序图的时刻，这一时刻首先要早于终端接入星
Figure 18287DEST_PATH_IMAGE015
的时刻，则有
Figure 831260DEST_PATH_IMAGE020
;
Figure 373100DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 747580DEST_PATH_IMAGE022
（3）
其中，
Figure 640450DEST_PATH_IMAGE023
是一个随机数，终端发送信号到任何卫星
Figure 492999DEST_PATH_IMAGE001
的传播时间为
Figure 889346DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 965886DEST_PATH_IMAGE013
保持下限， 由此可得：
Figure 47102DEST_PATH_IMAGE025
（4）
令
Figure 93555DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 219774DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 467216DEST_PATH_IMAGE028
，结合式（1）(2)、(3)和(4),可以得到：
Figure 69098DEST_PATH_IMAGE029
在上述范围内取任意值作为所述固定值。该策略中
Figure 529030DEST_PATH_IMAGE037
是固定的，一旦确定就不再改变， 比较适合循环切换时序图。但需要说明的是，循环切换时序图采用固定
Figure 899968DEST_PATH_IMAGE042
优选实施例，并 不仅限于此，轨迹时序图也适用于此，且循环切换时序图也可采用自适应策略不断更新
Figure 816846DEST_PATH_IMAGE037
。
另一种时间策略是动态
Figure 312550DEST_PATH_IMAGE037
策略，即自适应策略，如图4所示，依靠控制器收集时序图 覆盖上的时间信息，不断更新
Figure 310593DEST_PATH_IMAGE037
，这种更新可以是离线的方式，因而适合与具有重用轨迹的 终端接入，即轨迹时序图。但可以理解的是，轨迹时序图采用动态
Figure 536038DEST_PATH_IMAGE037
策略为优选实施例，轨 迹时序图亦可采用固定
Figure 859703DEST_PATH_IMAGE037
策略。在这一策略中，所有时间变量都不再相等，具体地，作为一 种示例，所述预设的切换时间参数包括：终端接入卫星
Figure 170598DEST_PATH_IMAGE001
的时刻
Figure 473797DEST_PATH_IMAGE002
、终端接入卫星
Figure 819328DEST_PATH_IMAGE015
的 时刻
Figure 48315DEST_PATH_IMAGE030
、是卫星
Figure 846507DEST_PATH_IMAGE001
收到控制信息的时刻
Figure 451931DEST_PATH_IMAGE031
、向下一跳覆盖卫星发送剩余时序图的时刻
Figure 651969DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 51857DEST_PATH_IMAGE032
可以理解的是，所述预设的切换时间参数均为已知量，是可以直接 测量得到，并将测量的结果放入信息中进行收发。
所述参数确定模块2包括第二参数确定单元，配置为：
Figure 337345DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 979417DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 33960DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 870329DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 643113DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 324761DEST_PATH_IMAGE033
（6）
Figure 702653DEST_PATH_IMAGE034
（7）
Figure 568978DEST_PATH_IMAGE035
（8）
其中，
Figure 704424DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间；
Figure 314397DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间调整参数，是一个0到1之 间的数值；
Figure 517102DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 429694DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 911491DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间；
基于式(5)到式(8)，可得
Figure 200521DEST_PATH_IMAGE013
的绝对计算式为：
Figure 84163DEST_PATH_IMAGE036
（9）
基于公式（10）通过平均方式确定所述时间调整参数
Figure 433236DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 402329DEST_PATH_IMAGE038
（10）
或者，基于公式（11）通过最小
Figure 728006DEST_PATH_IMAGE037
方式确定所述时间调整参数
Figure 731734DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 251708DEST_PATH_IMAGE039
（11）
其中
Figure 708098DEST_PATH_IMAGE040
是第
Figure 338930DEST_PATH_IMAGE041
次收集的信息计算出
Figure 931585DEST_PATH_IMAGE013
。
对于公式（10）的平均策略来说，通常可获得最短的暴露时间，但需要不断更新，而对于公式（11）的最小策略来说，它基于最差情况，可能会增大暴露时间，但它更新频率更低，控制器可根据实际性能选择对应的策略。
可以理解的是，实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，通过同样通过上述过程计算出对应的时间调整参数，仅仅更换其中对应的预设时间参数即可，在此不再赘述。
作为一种示例，所述网络切换模块3包括时序图生成单元，配置为基于所述时间调 整参数确定向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序图的时刻
Figure 622461DEST_PATH_IMAGE004
，生成对应的切换时序图， 所述切换时序图包括预设的切换轨迹和切换时间参数。
本发明实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明实施例使得控制传递终端信息的时间既在终端切换到本卫星前，降低了暴露时间，提高了卫星移动网络切换准确性和安全性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于时间的低轨卫星移动网络切换方法，其特征在于，包括:
判断确定时间调整参数模式是否为固定模式；
若是，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数；
基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。
2.根据权利要求1所述的基于时间的低轨卫星移动网络切换方法，其特征在于，
还包括：确定所述时间调整参数的固定值，具体包括以下步骤：
设终端接入卫星
Figure 635266DEST_PATH_IMAGE001
的时刻是
Figure 21248DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 535405DEST_PATH_IMAGE003
向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序 图的时刻是
Figure 602719DEST_PATH_IMAGE004
，卫星i收到切换时序图的时刻为
Figure 885932DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 941351DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 677226DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 548230DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 685950DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 148155DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 371326DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间，设
Figure 842759DEST_PATH_IMAGE011
都相等，
Figure 802362DEST_PATH_IMAGE011
取值为
Figure 904311DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 880357DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间 调整参数，是一个0到1之间的数值；
Figure 827584DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 939897DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 508019DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间，等于 两卫星间星间链路的传播时延
Figure 909045DEST_PATH_IMAGE016
,若存在重传
Figure 456701DEST_PATH_IMAGE017
次，则
Figure 689099DEST_PATH_IMAGE014
等于
Figure 929587DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 552330DEST_PATH_IMAGE019
是卫星
Figure 667791DEST_PATH_IMAGE015
收到切换时序图的时刻，这一时刻首先要早于终端接入星
Figure 489116DEST_PATH_IMAGE015
的 时刻，则有
Figure 900506DEST_PATH_IMAGE020
;
Figure 10545DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 900003DEST_PATH_IMAGE022
（3）
其中，
Figure 106994DEST_PATH_IMAGE023
是一个随机数，终端发送信号到任何卫星
Figure 689285DEST_PATH_IMAGE001
的传播时间为
Figure 785154DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 478304DEST_PATH_IMAGE013
保持下限，由 此可得：
Figure 274222DEST_PATH_IMAGE025
（4）
令
Figure 27414DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 112045DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 608885DEST_PATH_IMAGE028
，结合式（1）(2)、(3)和(4),可以得到：
Figure 46861DEST_PATH_IMAGE029
在上述范围内取任意值作为所述固定值。
3.根据权利要求1所述的基于时间的低轨卫星移动网络切换方法，其特征在于，
所述预设的切换时间参数包括：终端接入卫星
Figure 705376DEST_PATH_IMAGE001
的时刻
Figure 74040DEST_PATH_IMAGE002
、终端接入卫星
Figure 312254DEST_PATH_IMAGE015
的时刻
Figure 82764DEST_PATH_IMAGE030
、是卫星
Figure 177759DEST_PATH_IMAGE001
收到控制信息的时刻
Figure 33720DEST_PATH_IMAGE031
、向下一跳覆盖卫星发送剩余时序图的时刻
Figure 574160DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 933598DEST_PATH_IMAGE032
所述获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数包括：
Figure 465073DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 542750DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 185084DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 867870DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 803202DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 633755DEST_PATH_IMAGE033
（6）
Figure 814201DEST_PATH_IMAGE034
（7）
Figure 148230DEST_PATH_IMAGE035
（8）
其中，
Figure 959191DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间；
Figure 11461DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间调整参数，是一个0到1之间 的数值；
Figure 995597DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 948248DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 726848DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间；
基于式(5)到式(8)，可得
Figure 469676DEST_PATH_IMAGE013
的绝对计算式为：
Figure 991924DEST_PATH_IMAGE036
（9）
基于公式（10）通过平均方式确定所述时间调整参数
Figure 566125DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 515626DEST_PATH_IMAGE038
（10）
或者，基于公式（11）通过最小
Figure 978706DEST_PATH_IMAGE037
方式确定所述时间调整参数
Figure 570225DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 733353DEST_PATH_IMAGE039
（11）
其中
Figure 853756DEST_PATH_IMAGE040
是第
Figure 571176DEST_PATH_IMAGE041
次收集的信息计算出
Figure 435227DEST_PATH_IMAGE013
。
4.根据权利要求2或3所述的基于时间的低轨卫星移动网络切换方法，其特征在于，
所述基于所述时间调整参数生成切换时序图，包括：
基于所述时间调整参数确定向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序图的时刻
Figure 718440DEST_PATH_IMAGE004
，生成 对应的切换时序图，所述切换时序图包括预设的切换轨迹和切换时间参数。
5.一种基于时间的低轨卫星移动网络切换装置，其特征在于，包括:
模式判断模块，配置为判断确定时间调整参数模式是否为固定模式；
参数确定模块，配置为若是固定模式，则将所述时间调整参数的值设置为固定值；否则，获取当前预设的切换时间参数，确定所述时间调整参数，再实时获取预设的切换时间参数，基于所述实时的预设时间参数，判断是否有更小的时间调整参数生成，若有，则更新所述时间调整参数；
网络切换模块，配置为基于所述时间调整参数生成切换时序图，根据所述切换时序图进行卫星移动网络切换。
6.根据权利要求5所述的基于时间的低轨卫星移动网络切换装置，其特征在于，
所述参数确定模块包括第一参数确定单元，用于确定所述时间调整参数的固定值，具体配置为：
设终端接入卫星
Figure 773859DEST_PATH_IMAGE001
的时刻是
Figure 509734DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 380738DEST_PATH_IMAGE003
向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序 图的时刻是
Figure 252879DEST_PATH_IMAGE004
，卫星i收到切换时序图的时刻为
Figure 246243DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 469414DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 377064DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 369291DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 533556DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 978444DEST_PATH_IMAGE010
（1）
其中，
Figure 987988DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间，设
Figure 303563DEST_PATH_IMAGE011
都相等，
Figure 373150DEST_PATH_IMAGE011
取值为
Figure 69449DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 617105DEST_PATH_IMAGE013
为卫星i的时间 调整参数，是一个0到1之间的数值；
Figure 787186DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 762095DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 447155DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间，等于 两卫星间星间链路的传播时延
Figure 64081DEST_PATH_IMAGE016
,若存在重传
Figure 885406DEST_PATH_IMAGE017
次，则
Figure 795331DEST_PATH_IMAGE014
等于
Figure 905370DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 794828DEST_PATH_IMAGE019
是卫星
Figure 1819DEST_PATH_IMAGE015
收到切换时序图的时刻，这一时刻首先要早于终端接入星
Figure 318530DEST_PATH_IMAGE015
的 时刻，则有
Figure 712603DEST_PATH_IMAGE020
;
Figure 107550DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 903467DEST_PATH_IMAGE022
（3）
其中，
Figure 656660DEST_PATH_IMAGE023
是一个随机数，终端发送信号到任何卫星
Figure 803607DEST_PATH_IMAGE001
的传播时间为
Figure 34868DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 685293DEST_PATH_IMAGE013
保持下限，由 此可得：
Figure 812649DEST_PATH_IMAGE025
（4）
令
Figure 679848DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 714800DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 485310DEST_PATH_IMAGE028
，结合式（1）(2)、(3)和(4),可以得到：
Figure 580305DEST_PATH_IMAGE029
在上述范围内取任意值作为所述固定值。
7.根据权利要求5所述的基于时间的低轨卫星移动网络切换装置，其特征在于，
所述预设的切换时间参数包括：终端接入卫星
Figure 436266DEST_PATH_IMAGE001
的时刻
Figure 212592DEST_PATH_IMAGE002
、终端接入卫星
Figure 837608DEST_PATH_IMAGE015
的时刻
Figure 602040DEST_PATH_IMAGE030
、是卫星
Figure 945296DEST_PATH_IMAGE001
收到控制信息的时刻
Figure 587630DEST_PATH_IMAGE031
、向下一跳覆盖卫星发送剩余时序图的时刻
Figure 67153DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 707213DEST_PATH_IMAGE032
所述参数确定模块包括第二参数确定单元，配置为：
Figure 272187DEST_PATH_IMAGE006
时，为初始状态，将
Figure 187053DEST_PATH_IMAGE007
替换为
Figure 550776DEST_PATH_IMAGE008
；
Figure 361737DEST_PATH_IMAGE009
时，
Figure 414007DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 398143DEST_PATH_IMAGE033
（6）
Figure 852258DEST_PATH_IMAGE034
（7）
Figure 834121DEST_PATH_IMAGE035
（8）
其中，
Figure 872222DEST_PATH_IMAGE011
是一颗卫星对终端的覆盖时间；
Figure 660049DEST_PATH_IMAGE042
是一个0到1 之间的数值；
Figure 968671DEST_PATH_IMAGE014
是卫星
Figure 121435DEST_PATH_IMAGE001
到卫星
Figure 882717DEST_PATH_IMAGE015
切换时序图的传递时间；
基于式(5)到式(8)，可得
Figure 208656DEST_PATH_IMAGE013
的绝对计算式为：
Figure 637364DEST_PATH_IMAGE036
（9）
基于公式（10）通过平均方式确定所述时间调整参数
Figure 256302DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 973722DEST_PATH_IMAGE038
（10）
或者，基于公式（11）通过最小
Figure 837773DEST_PATH_IMAGE037
方式确定所述时间调整参数
Figure 855407DEST_PATH_IMAGE037
：
Figure 412290DEST_PATH_IMAGE039
（11）
其中
Figure 413745DEST_PATH_IMAGE040
是第
Figure 815907DEST_PATH_IMAGE041
次收集的信息计算出
Figure 452162DEST_PATH_IMAGE013
。
8.根据权利要求6或7所述的基于时间的低轨卫星移动网络切换装置，其特征在于，
所述网络切换模块包括时序图生成单元，配置为
基于所述时间调整参数确定向下一跳覆盖卫星发送剩余切换时序图的时刻
Figure 383209DEST_PATH_IMAGE004
，生成 对应的切换时序图，所述切换时序图包括预设的切换轨迹和切换时间参数。
9.一种控制器，其包括存储器与处理器，其特征在于,所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于,所述程序在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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