CN111510971A - 一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，所述方法包括：Step1：机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；Step2：当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时，建立非低轨卫星辅助控制链路；Step3：基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换。本发明利用低轨星座相邻小区多数情况下被非低轨卫星同一波束覆盖的特点，通过非低轨卫星在机载卫通终端切换前后建立辅助的控制链路，减轻不利因素的影响，提升机载卫通终端的星间波束切换成功率。

Description

一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地，涉及一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法及系统。

背景技术

现有卫星终端在进行星间波束切换时，其工作流程一般如下所示：

(1)卫星终端设备测量信号质量；

(2)卫星终端向源卫星发起切换请求；

(3)源卫星上报信关站；

(4)信关站通知目的性预留资源；

(5)信关站通知源卫星进行切换；

(6)源卫星通知卫星终端进行切换；

(7)用户终端和目的星建立通信链路；

(8)切换成功后释放相关资源。

机载卫星通信终端在低轨星座条件下进行星间切换时会遇到如下问题：

切换时间短：卫星运动速度快，达到7km/s，低轨星为提高系统容量，波束间重叠区域较小(<10km)，因此会导致机载卫通终端进行切换的时间小于1秒；

机载卫通终端信号测量误差大，由于飞机姿态等的变化比静止终端大，机载卫通终端在短时间(如<1s)测量卫星信号质量，会出现测量误差较大的情况，影响切换决策；

现有技术中的切换方法存在单独依靠低轨卫星进行切换，切换失败概率更大的技术问题，该技术问题会降低机载卫通终端在低轨星座条件下的星间波束切换成功率。

发明内容

本发明提供了一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法及系统，目的是提升机载卫通终端的星间波束切换成功率。

为实现本发明借助不同轨道高度卫星建立辅助切换链路的目的，本发明一方面提供了一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，所述方法包括：

Step1：机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；其中，距离、根据飞行状态计算进入波束重叠区的时间；距离S＝飞机当前航向延长线与波束重叠区的交点到飞机当前位置的欧氏距离；其中，根据飞机航向、航速，及基于星历推算的重叠区几何位置可计算出时间T，根据星历提供的卫星坐标信息、运行信息及波束情况，结合飞机当前地理坐标，可推算出飞机所在卫星波束投影的变化趋势；

Step2：当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时(如：飞机航向延长线与波束重叠区连线距离减小速度大于门限等)，建立非低轨卫星辅助控制链路；

Step3：基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换。

优选的，通过非低轨卫星卫星建立和信关站的辅助控制链路建立非低轨卫星辅助控制链路。

优选的，本方法具有两种切换模式：

第一种切换模式为：

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区未发生异常情况时，机载低轨卫信通信终端在波束重叠区进行星间波束切换，通过测量信号质量触发切换流程；

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区发生异常情况时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信触发切换流程；

第二种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端在进入波束重叠区时，直接通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信，通知目的星做好切换资源准备；

机载低轨卫信通信终端通过非低轨卫星辅助控制链路获取目的星分配的信道相关信息，完成波束切换。

优选的，异常情况包括：机载低轨卫信通信终端通过星历计算发现自身进入波束重叠区，并且测量到的信号质量不满足波束切换要求。

优选的，所述方法具体包括：

步骤1：机载低轨卫信通信终端更新自身位置；

步骤2：机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时，执行步骤3否则返回步骤1；

步骤3：建立非低轨卫星辅助控制链路；

步骤4：基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换；

第一种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端进入波束重叠区后，准备进行波束切换，判断是否需要借助非低轨卫星辅助控制链路进行切换，若需要，则通知源、目的卫星通过非低轨卫星辅助控制链路进行切换，然后通过非低轨卫星辅助控制链路进行波束切换；若不需要，则按正常流程进行波束切换，即则不借助非低轨卫星辅助控制链路进行波束切换。

另一方面，本发明还提供了一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统，所述系统包括：

星历计算单元，用于机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；

建立单元，用于当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时，建立非低轨卫星辅助控制链路；

切换单元，用于基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换。

进一步的，所述建立单元具体通过非低轨卫星建立和信关站的辅助控制链路建立非低轨卫星辅助控制链路。

进一步的，切换单元具有两种切换模式：

第一种切换模式为：

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区未发生异常情况时，机载低轨卫信通信终端在波束重叠区进行星间波束切换，通过测量信号质量触发切换流程；

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区发生异常情况时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信触发切换流程；

第二种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端在进入波束重叠区时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信，通知目的星做好切换资源准备；

机载低轨卫信通信终端通过非低轨卫星辅助控制链路获取目的星分配的信道相关信息，完成波束切换。

进一步的，异常情况包括：机载低轨卫信通信终端通过星历计算发现自身进入波束重叠区，并且测量到的信号质量不满足波束切换要求。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明利用低轨星座相邻小区多数情况下被非低轨卫星同一波束覆盖的特点，通过非低轨卫星在机载卫通终端切换前后建立辅助的控制链路，减轻不利因素的影响，提升机载卫通终端的星间波束切换成功率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明中非低轨卫星辅助通信链路情况示意图；

图2是本发明中机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法的流程示意图；

图3是本发明中机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统的组成示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例

本方法的星间波束切换流程和非低轨卫星辅助控制链路建立流程如下：

Step1：机载卫通终端通过星历计算，判断自身是否处于即将进入星间波束重叠区，也即在进入波束重叠区之前提前启动切换流程，比传统切换流程大大增加了切换的准备时间；

Step2：如果机载卫通终端判断自身即将计入星间波束重叠区，则通过非低轨卫星建立和信关站的辅助控制链路，实现在切换过程中，机载卫通终端始终有一条可用的控制链路与源低轨卫星和目的低轨卫星通信；

Step3：在具备非低轨卫星辅助控制链路的条件下，支持两种切换模式：

(模式一)：

机载卫通终端按常规流程在波束重叠区进行星间波束切换(即通过测量信号质量触发切换流程)；

当机载卫通终端在波束重叠区发生异常情况时(如，机载终端通过星历计算发现自己进入波束重叠区，但由于姿态变化导致测量到的信号质量不足以启动切换)，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信，以便切到切换流程。

(模式二)：

机载卫通终端在进入波束重叠区时通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信，通知目的星做好切换资源准备；

机载卫通终端通过非低轨卫星辅助控制链路获取目的星分配的信道配置等信息，完成波束切换。

本方法中的非低轨卫星辅助通信链路情况示意图如1所示。

请参考图2，所述方法具体包括：

步骤1：机载低轨卫信通信终端更新自身位置；

步骤2：机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得自身与星间波束重叠区的距离；当机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离小于预设范围时，执行步骤3否则返回步骤1；

步骤3：建立非低轨卫星辅助控制链路；

步骤4：基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换；

第一种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端进入波束重叠区后，准备进行波束切换，判断是否需要借助非低轨卫星辅助控制链路进行切换，若需要，则通知源、目的微信通过非低轨卫星辅助控制链路进行切换，然后通过非低轨卫星辅助控制链路进行波束切换；若不需要，则按正常流程进行波束切换。

请参考图3，本发明实施例提供了一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统，所述系统包括：

计算单元，用于机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得自身与星间波束重叠区的距离；

建立单元，用于当机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离小于预设范围时，建立非低轨卫星辅助控制链路；

切换单元，用于基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换。

其中，本发明与现有技术相比的主要区别点在于：

1、本发明中机载低轨卫星通信终端可建立非低轨卫星卫星建立辅助控制链路；

2、本发明中机载低轨卫星通信终端通过非低轨卫星卫星辅助控制链路进行波束切换；

3、本发明中机载低轨卫星通信终端支持通过非低轨卫星辅助控制链路进行波束切换或通过低轨卫星控制链路进行切换。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，其特征在于，所述方法包括：

Step1：机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；

Step2：当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时，建立非低轨卫星辅助控制链路；

Step3：基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换。

2.根据权利要求1所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，其特征在于，通过非低轨卫星轨道高度卫星建立和信关站的辅助控制链路建立非低轨卫星辅助控制链路。

3.根据权利要求1所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，其特征在于，本方法具有两种切换模式：

第一种切换模式为：

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区未发生异常情况时，机载低轨卫信通信终端在波束重叠区进行星间波束切换，通过测量信号质量触发切换流程；

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区发生异常情况时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信触发切换流程；

第二种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端在进入波束重叠区时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信，通知目的星做好切换资源准备；

机载低轨卫信通信终端通过非低轨卫星辅助控制链路获取目的星分配的信道相关信息，完成波束切换。

4.根据权利要求3所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，其特征在于，异常情况包括：机载低轨卫信通信终端通过星历计算发现自身进入波束重叠区，并且测量到的机载低轨卫信通信终端的接收信号的信号质量不满足波束切换要求。

5.根据权利要求1所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换方法，其特征在于，所述方法具体包括：

步骤1：机载低轨卫信通信终端更新自身位置；

步骤2：机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时，执行步骤3否则返回步骤1；

步骤3：建立非低轨卫星辅助控制链路；

步骤4：基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换；

第一种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端进入波束重叠区后，准备进行波束切换，判断是否需要借助非低轨卫星辅助控制链路进行切换，若需要，则通知源、目的卫星通过非低轨卫星辅助控制链路进行切换，然后通过非低轨卫星辅助控制链路进行波束切换；若不需要，则不借助非低轨卫星辅助控制链路进行波束切换。

6.一种机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统，其特征在于，所述系统包括：

星历计算单元，用于机载低轨卫信通信终端通过星历计算，获得机载低轨卫信通信终端与星间波束重叠区的距离S、机载低轨卫信通信终端进入星间波束重叠区所需时间T、波束投影变化趋势；

建立单元，用于当S小于预设范围，或T小于阈值，或波束投影变化趋势满足预设条件时，建立非低轨卫星辅助控制链路；

切换单元，用于基于已建立的非低轨卫星辅助控制链路，机载低轨卫信通信终端选择切换模型进行波束切换。

7.根据权利要求6所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统，其特征在于，所述建立单元具体通过不同轨道高度卫星建立和信关站的辅助控制链路建立非低轨卫星辅助控制链路。

8.根据权利要求6所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统，其特征在于，切换单元具有两种切换模式：

第一种切换模式为：

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区未发生异常情况时，机载低轨卫信通信终端在波束重叠区进行星间波束切换，通过测量信号质量触发切换流程；

当机载低轨卫信通信终端在波束重叠区发生异常情况时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信触发切换流程；

第二种切换模式为：

机载低轨卫信通信终端在进入波束重叠区时，通过非低轨卫星辅助控制链路建立和目的星的控制通信，通知目的星做好切换资源准备；

机载低轨卫信通信终端通过非低轨卫星辅助控制链路获取目的星分配的信道相关信息，完成波束切换。

9.根据权利要求8所述的机载低轨卫信通信终端辅助控制链路切换系统，其特征在于，异常情况包括：机载低轨卫信通信终端通过星历计算发现自身进入波束重叠区，并且测量到的机载低轨卫信通信终端的接收信号的信号质量不满足波束切换要求。

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