CN112104411A - 一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置及方法，该装置通过获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对星历计算参数进行解析，以得到每个在轨运行卫星的初始位置和初始速度；然后通过地面终端天线的覆盖范围，结合初始位置和初始速度，通过卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；最后根据各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星，对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数，从而根据接入参数选择目标接入卫星，以提高卫星通信质量。

Description

一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置及方法

技术领域

本发明属于低轨卫星通信技术领域，具体涉及一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置及方法。

背景技术

低轨卫星通信系统具有可全球覆盖、低传输时延、低功耗、抗毁性强等优点，在全球个人通信中发挥着重要作用。在低轨卫星通信系统中通常存在着多星覆盖情况，如何选定接入卫星直接影响到低轨卫星通信系统的呼叫阻塞率、切换开销以及信道利用率等系统性能。现有的方法在选定接入卫星时，仅考虑了单一指标（例如切换开销或通信质量），并没有综合考虑多种指标的影响，使得选定的接入卫星并不能满足实际需求，影响卫星通信质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是低轨卫星通信系统在选定接入卫星时，仅考虑了单一指标，而没有综合考虑多种指标的影响，使得选定的接入卫星并不能满足实际需求，影响卫星通信质量。因此，本发明提供一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置及方法，综合考虑多种指标，使得选定的接入卫星更加符合实际需求，提高卫星通信质量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，包括：

低轨卫星星历解析模块，用于获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对所述星历计算参数进行解析，计算每一在轨运行卫星的初始位置和初始速度；

卫星可接入参数获取模块，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合所述初始位置和所述初始速度，利用卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；

目标接入卫星选择模块，用于根据所述各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长，从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将所述候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星，对所述候选接入卫星的可接入时长和所述候选接入卫星参数进行加权计算，获取目标接入参数，并基于所述接入参数选择目标接入卫星。

进一步地，所述低轨卫星星历解析模块包括：

星历参数解析单元，用于获取各在轨运行卫星的星历参数，并对所述星历参数进行解析，获取各在轨运行卫星的初始轨道根数；

轨道根数计算单元，用于基于所述初始轨道根数计算各在轨运行卫星的初始位置和初始速度。

进一步地，所述卫星可接入参数获取模块包括：

加速度计算单元，用于通过加载摄动力模型，计算各在轨运行卫星在外推时刻的计算加速度；

位置和速度计算单元，用于对每一在轨运行卫星的计算加速度进行积分计算，得到各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度；

可接入参数计算单元，用于根据各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，结合地面终端天线的覆盖范围，计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长。

进一步地，所述可接入参数计算单元，包括：

可接入时刻计算单元，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，计算各在轨运行卫星的可接入时刻；

可接入时长计算单元，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，计算各在轨运行卫星的可接入时长。

进一步地，所述可接入参数获取模块还包括：

时间转换单元，用于将不同时间系统的时间转换为同一时间系统的时间；

空间坐标转换单元，用于将不同空间坐标系统的坐标转换为同一空间坐标系统的坐标；

当所述在轨运行卫星的摄动参数中的时间对应不同时间系统，则通过所述时间转换单元将不同时间系统的时间转换为同一时间系统的时间；

当所述在轨运行卫星的摄动参数中的空间坐标对应不同空间坐标系统，则通过所述空间坐标转换单元将不同空间坐标系统的坐标转换为同一空间坐标系统的坐标。

进一步地，所述目标接入卫星选择模块包括：

候选接入卫星选择单元，用于根据所述可接入时刻和所述可接入时长确定候选接入卫星；

加权计算单元，用于通过加权计算公式对所述候选接入卫星的可接入时长和所述候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数；

目标接入卫星选择单元，用于根据所述接入参数的最大值，选择对应的在轨运行卫星作为目标接入卫星。

进一步地，所述加权计算公式具体为：

，其中，P指由优先级参数归一化至[0,1]区间内的一个值，R指由链路质量参数归一化至[0,1]区间内的一个值，T指由候选接入卫星的可接入时长参数归一化至[0,1]区间内的一个值，C指由空闲信道数参数归一化至[0,1]区间内的一个值，E指由仰角参数归一化至[0,1]区间内的一个值，

表示第一个加权系数、

表示第二个加权系数、

表示第三个加权系数、

表示第四个加权系数、

表示第五个加权系数，其中，

。

进一步地，所述接入卫星选择装置还包括卫星信息处理模块，用于对所述卫星综合信息列表中信息进行操作，其中，所述卫星信息处理模块包括：

信息更新单元，用于获取所述在轨运行卫星发送的卫星信息，所述卫星信息携带信息标识和信息数据；当所述卫星综合信息列表中存在所述卫星信息携带的信息标识，则将所述信息标识对应的信息数据更新至所述卫星综合信息列表中对应的位置；

信息新增单元，用于当所述卫星综合信息列表中不存在所述在轨运行卫星发送的信息标识，则将所述信息标识和所述信息标识对应的数据新增至所述卫星综合信息列表中，生成新的卫星综合信息列表；

信息删除单元，用于获取所述在轨运行卫星携带的星历有效期，当所述在轨运行卫星的当前时刻与初始时刻之间的时间差超过预设有效期，则从所述卫星综合信息列表中删除所述在轨运行卫星对应的信息。

进一步地，所述接入卫星选择装置还包括：

接入卫星选择装置重启模块，用于当所述接入卫星选择装置无法接收数据，则重启所述接入卫星选择装置，并对所述卫星综合信息列表进行更新。

一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择方法，包括：

获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对所述星历计算参数进行解析，计算每一在轨运行卫星的初始位置和初始速度；

通过地面终端天线的覆盖范围，结合所述初始位置和所述初始速度，利用卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；

根据所述各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长，从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将所述候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星；

对所述候选接入卫星的可接入时长和所述候选接入卫星参数进行加权计算，获取目标接入参数，并基于所述接入参数选择目标接入卫星。

本发明提供的一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置及方法，通过获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对星历计算参数进行解析，以得到每个在轨运行卫星的初始位置和初始速度；然后通过地面终端天线的覆盖范围，结合初始位置和初始速度，通过卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；最后根据各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星，对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数，从而根据接入参数选择目标接入卫星，以提高卫星通信质量。

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，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置的原理图。

图2为本发明面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置的一具体原理图。

图3为本发明面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置的一具体原理图。

图4为本发明面向低轨卫星通信的接入卫星选择方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明提供一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，该方法可应用于不同计算机设备中。

如图1所示，本发明提供一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，包括：

低轨卫星星历解析模块10，用于获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对星历计算参数进行解析，计算每一在轨运行卫星的初始位置和初始速度。

具体地，星历计算参数通常会按一定更新周期T更新（如两个小时更新一次），而每次更新的一组星历计算参数至少要包含一组用以描述卫星轨道的轨道根数向量和一个初始时刻

。其中，轨道根数向量可以用来计算卫星在初始时刻

时的位置和速度。

在获取星历计算参数后，通过对星历计算参数进行解析，获取在轨运行卫星在初始时刻

的位置作为初始位置，在初始时刻

的速度作为初始速度。

卫星可接入参数获取模块20，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合初始位置和初始速度，利用卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长。

其中，天线覆盖范围指地面终端天线的扫描范围。

具体地，在获取地面终端天线的覆盖范围后，结合各在轨运行卫星的初始位置和初始速度，计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长。其中，可接入时刻指在轨运行卫星运行到地面终端天线的覆盖范围的时刻；可接入时长指在轨运行卫星在运行过程中一直处于地面终端天线的覆盖范围的时长。

目标接入卫星选择模块30，用于根据各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长，从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星，对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取目标接入参数，并基于接入参数选择目标接入卫星。

其中，卫星综合信息列表指存储有卫星相关信息的表，该卫星综合信息列表包括信息标识和信息数据。本实施例中的信息标识包括但不限于卫星ID、轨道参数向量、卫星位置、优先级、链路质量、可接入时刻、可接入时长、连通时间戳、更新时间戳、空闲信道数、仰角和有效性。

本实施例中的卫星综合信息列表可参见表1：

表1

其中，卫星ID：指卫星编号；

轨道参数向量：指用于计算在轨运行卫星在初始时刻的位置和速度的向量；

卫星位置：指在轨运行卫星在初始时刻（即“更新时间戳”）的位置；

优先级：指用来表示在轨运行卫星的选择顺序的值；

链路质量：指用以描述地面终端天线与卫星通信时的通信质量，包括但不限于RSRP(Reference Signal Receiving Power, 参考信号接收功率)或RSRQ(Reference SignalReceiving Quality,参考信号接收质量)；

可接入时刻：指在轨运行卫星进入地面终端天线的覆盖范围的时刻；

可接入时长：指在轨运行卫星在地面终端天线的覆盖范围内的时长；

连通时间戳：指在轨运行卫星在地面终端天线的开始建立通信连接的时刻；

更新时间戳：指该卫星ID对应的信息进行更新的时刻（即初始时刻），可以在一定程度上反应此条项目是否“陈旧”；也可以用来反映轨道参数向量是否有效；

空闲信道数：指在轨运行卫星空闲信道数量的值；

仰角：指在轨运行卫星的仰角信息；

有效性：指在轨运行卫星的轨道参数的有效性，由轨道参数中的星历有效期得出。

候选接入卫星参数指根据当前时刻从卫星综合信息列表中选择的与可接入时刻和可接入时长匹配的卫星的信息。该候选接入卫星参数包括基本信息和自定义信息，其中，基本信息指必要的信息，包括但不限于卫星ID、轨道参数向量、卫星位置和有效性；自定义信息指根据实际需求在基本信息的基础上需要添加的与计算接入参数有关的信息，包括但不限于优先级、空闲信道数、仰角、链路质量。

目标接入参数指用于判断地面终端天线接入在轨运行卫星的接入质量的参数。具体地，在获取候选接入卫星参数后，对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数，选择接入参数最大值对应的在轨运行卫星为目标接入卫星。由于低轨卫星通信系统中在轨运行卫星数量多，切换频繁，为加快目标接入卫星的选择，通过候选接入卫星参数确定候选接入卫星，以实现在计算目标接入卫星时不需要对每个在轨运行卫星进行计算，从而提高选择目标接入卫星的效率。

进一步地，如图1所示，低轨卫星星历解析模块10包括：

星历参数解析单元11，用于获取各在轨运行卫星的星历参数，并对星历参数进行解析，获取各在轨运行卫星的初始轨道根数。

其中，初始轨道根数指对获取的在轨运行卫星的星历参数进行解析后得到的轨道根数。

轨道根数计算单元12，用于基于初始轨道根数计算各在轨运行卫星的初始位置和初始速度。

其中，初始位置指通过初始轨道根数计算得到的位置值。初始速度指根据初始轨道根数计算得到的速度值。

进一步地，如图1所示，卫星可接入参数获取模块20包括：

加速度计算单元21，用于通过加载摄动力模型，计算各在轨运行卫星在外推时刻的计算加速度。

其中，计算加速度指通过摄动力模型对摄动参数、初始位置和初始速度进行计算得到的加速度。本实施例中的计算加速度包括地球引力加速度、地球非球形摄动加速度、第三体作用力摄动加速度、太阳光压摄动加速度和大气阻力摄动加速度。其中，第三体作用力摄动加速度指日月摄动加速度，即日、月对卫星的引力造成的加速度。

具体地，首先，根据卫星位置计算地球引力加速度。其次基于计算精度和计算复杂度从摄动参数计算单元中筛选出目标摄动参数，并根据目标摄动参数选择目标摄动力模型。然后，通过加载目标摄动力模型计算各在轨运行卫星的摄动加速度，例如，通过加载地球非球形摄动力模型计算地球非球形摄动加速度；基于各在轨运行卫星的初始时刻和外推时长得到外推时刻，并基于外推时刻查JPL星历计算日月位置，通过日月位置计算第三体作用力摄动加速度；通过日月位置计算光照条件，并基于光照条件计算光压摄动加速度；基于外推时刻计算大气密度，并基于大气密度计算大气阻力摄动加速度。其中，外推时长指预先设定好的需要隔多久获取一次在轨运行卫星的星历参数的时长。

本实施例中的地球非球形摄动力模型为JGM-3模型。其中，JGM-3模型指由美国喷气推进实验室（NASA）的戈达德太空飞行中心（GSFC）和德克萨斯州大学空间研究中心（CRS）利用卫星数据、地面重力数据和测高数据生成的模型，该模型可以展开至70阶，用于计算地球非球形摄动力。JPL星历指为用户以切比雪夫插值多项式的形式提供行星的三维笛卡尔太阳系质心坐标，以及地球黄经章动和黄赤交角章动的数值。通过NRLMSISE-00大气模型基于当前时刻获取大气密度，并基于大气密度计算大气阻力摄动力。

目标摄动参数指根据计算精度和计算复杂度确定的需要计算的摄动参数。目标摄动力模型指根据计算精度和计算复杂度选择的摄动力模型。摄动力模型指用于根据摄动力计算加速度的模型。本实施例中的摄动力模型包括但不限于地球非球形摄动模型、第三体作用力摄动模型、太阳光压摄动模型和大气阻力摄动模型。其中，第三体作用力指日、月对卫星的引力。

进一步地，由于不同项目对计算精度和计算复杂度的要求不同，因此，在获取摄动参数之前，需要根据计算精度和计算复杂度，对摄动参数进行筛选，得到目标摄动参数。其中，目标摄动参数指根据计算精度和计算复杂度对摄动参数进行筛选后的摄动参数。

位置和速度计算单元22，用于对每一在轨运行卫星的计算加速度进行积分计算，得到各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度；

具体地，在获取计算加速度后，通过对计算加速度进行积分求解，得到各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度。

本实施例中的数值积分方法采用Runge-Kutta-Fehlberg方法（简称RKF方法）中的RKF7(8)法，该方法同时给出7阶和8阶两组公式，利用两组公式所得解的差来估计局部截断误差，以便达到控制步长的目的，是一种目前被广泛采用的单步积分法。

可接入参数计算单元23，用于根据各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，结合地面终端天线的覆盖范围，计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长。

进一步地，如图2所示，可接入参数获取模块20还包括：

时间转换单元24，用于将不同时间系统的时间转换为同一时间系统的时间。

空间坐标转换单元25，用于将不同空间坐标系统的坐标转换为同一空间坐标系统的坐标。

具体地，当在轨运行卫星的摄动参数中的时间对应不同时间系统，则需要通过时间转换单元进行时间转换，将不同时间系统的时间转换为同一时间系统的时间，若不需要进行时间转换，则不对初始历元进行时间转换的操作。例如，在计算日、月坐标时会用到历书时，而轨道参数的输入输出时间是协调时，这时候就需要不同的时间系统进行转换。

本实施例中的时间转换单元用于在各类时间系统之间进行转换，常用的时间系统包括历书时、观测时和协调时。

相应地，当摄动参数中的空间坐标对应不同空间坐标系统，则需要通过空间坐标转换单元进行空间坐标转换，将不同空间坐标系统的坐标转换为同一空间坐标系统的坐标。常用的坐标系包括但不限于地心惯性坐标系ECI和地心固连坐标系ECF。

进一步地，如图3所示，可接入参数计算单元23包括：

可接入时刻计算单元231，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，计算各在轨运行卫星的可接入时刻。

可接入时长计算单元232，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，计算各在轨运行卫星的可接入时长。

具体地，根据地面终端天线的通信能力（包括但不限于功放的功率，天线增益，接收灵敏度和伺服转动范围）确定其覆盖范围，然后根据卫星的位置和速度计算卫星进入天线覆盖范围内的时刻和时长，即可得到可接入时刻和可接入时长。

进一步地，如图1所示，目标接入卫星选择模块30包括：

候选接入卫星选择单元31，用于根据可接入时刻和可接入时长确定候选接入卫星。

具体地，目标时刻在由可接入时刻和可接入时长所确定的时间范围内的在轨卫星可作为候选接入卫星。

进一步地，候选接入卫星的选择可以综合考虑表1中的可接入时刻、可接入时长、空闲信道数和有效性四项内容。具体原则为：1）有效性为“否”的卫星不作为候选卫星；2）空闲信道数为0的卫星不作为候选卫星；3）在有效性为“是”且空闲信道数不为0的前提下，目标时刻在由可接入时刻和可接入时长所确定的时间范围内的在轨卫星可作为候选接入卫星。

加权计算单元32，用于通过加权计算公式对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数。

进一步地，加权计算公式具体为：

，其中，A指接入参数，P指由“优先级”参数归一化至[0,1]区间内的一个值；R为由“链路质量”参数归一化至[0,1]区间内的一个值；T为由“候选接入卫星的可接入时长” 参数归一化至[0,1]区间内的一个值；C为由“空闲信道数”参数归一化至[0,1]区间内的一个值；E为由“仰角”参数归一化至[0,1]区间内的一个值；

表示第一个加权系数、

表示第二个加权系数、

表示第三个加权系数、

表示第四个加权系数、

表示第五个加权系数。

的具体数值可由用户根据实际经验确定，其中，

。

上述五个加权系数可根据实际应用进行适应性调整，如对选择的目标接入卫星的通信质量要求较高，则调大“仰角”对应的加权系数

和“链路质量”对应的加权系数

所占的比例；如对服务时间的要求较高，则调大“候选接入卫星的可接入时长”对应的加权系数

所占的比例。

目标接入卫星选择单元33，用于根据接入参数的最大值，选择对应的在轨运行卫星作为接入卫星。

进一步地，如图1所示，接入卫星选择装置还包括卫星信息处理模块40，用于对卫星综合信息列表中信息进行操作，其中，卫星信息处理模块40包括：

信息更新单元41，用于获取在轨运行卫星发送的卫星信息，卫星信息携带信息标识和信息数据；当卫星综合信息列表中存在卫星信息携带的信息标识，则将信息标识对应的信息数据更新至卫星综合信息列表中对应的位置。

信息新增单元42，用于当卫星综合信息列表中不存在在轨运行卫星发送的信息标识，则将信息标识和信息标识对应的数据新增至卫星综合信息列表中，生成新的卫星综合信息列表。

信息删除单元43，用于获取在轨运行卫星携带的星历有效期，当在轨运行卫星的当前时刻与初始时刻之间的时间差超过预设有效期，则从卫星综合信息列表中删除在轨运行卫星对应的信息。

具体地，星历计算参数通常通过广播星历以一定周期获取，广播星历除包含用于计算卫星位置和速度的轨道参数以及初始时刻外，还包括星历有效期信息。其中，星历有效期信息指用于本次广播星历从初始时刻开始算起的有效时长，因此，当当前时刻与初始时刻之间的差值超过广播星历给出的预设有效期时，则认为对应在轨卫星的信息无效，需要从卫星综合信息列表中删除在轨运行卫星对应的信息。

另外，由于未接收到广播星历，或广播星历中不包含有效期信息等可能存在的情况，实际使用时还可根据卫星特性或经验值等设置预设有效期，当在轨运行卫星的当前时刻与初始时刻之间的差值超过预设的有效期，则认为对应在轨卫星的信息无效，需要从卫星综合信息列表中删除在轨运行卫星对应的信息。

进一步地，接入卫星选择装置还包括：接入卫星选择装置重启模块，用于当接入卫星选择装置无法接收数据，则重启接入卫星选择装置，并对卫星综合信息列表进行更新。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择方法，具体包括如下步骤：

S10：获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对星历计算参数进行解析，计算每一在轨运行卫星的初始位置和初始速度。

S20：通过地面终端天线的覆盖范围，结合初始位置和初始速度，利用卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长。

S30：根据各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长，从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星。

S40：对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取目标接入参数，并基于接入参数选择目标接入卫星。

具体地，地面终端天线通过获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对星历计算参数进行解析，以得到每个在轨运行卫星的初始位置和初始速度；然后通过地面终端天线的覆盖范围，结合初始位置和初始速度，通过卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；最后根据各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星，然后对候选接入卫星的可接入时长和候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数，从而根据接入参数选择目标接入卫星，以提高卫星通信质量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，包括：

低轨卫星星历解析模块，用于获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对所述星历计算参数进行解析，计算每一在轨运行卫星的初始位置和初始速度；

卫星可接入参数获取模块，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合所述初始位置和所述初始速度，利用卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；

目标接入卫星选择模块，用于根据所述各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长，从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将所述候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星，对所述候选接入卫星的可接入时长和所述候选接入卫星参数进行加权计算，获取目标接入参数，并基于所述接入参数选择目标接入卫星。

2.根据权利要求1所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述低轨卫星星历解析模块包括：

星历参数解析单元，用于获取各在轨运行卫星的星历参数，并对所述星历参数进行解析，获取各在轨运行卫星的初始轨道根数；

轨道根数计算单元，用于基于所述初始轨道根数计算各在轨运行卫星的初始位置和初始速度。

3.根据权利要求1所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述卫星可接入参数获取模块包括：

加速度计算单元，用于通过加载摄动力模型，计算各在轨运行卫星在外推时刻的计算加速度；

位置和速度计算单元，用于对每一在轨运行卫星的计算加速度进行积分计算，得到各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度；

可接入参数计算单元，用于根据各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，结合地面终端天线的覆盖范围，计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长。

4.根据权利要求3所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述可接入参数计算单元，包括：

可接入时刻计算单元，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，计算各在轨运行卫星的可接入时刻；

可接入时长计算单元，用于通过地面终端天线的覆盖范围，结合各在轨运行卫星在外推时刻的位置和速度，计算各在轨运行卫星的可接入时长。

5.根据权利要求3所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述可接入参数获取模块还包括：

时间转换单元，用于将不同时间系统的时间转换为同一时间系统的时间；

空间坐标转换单元，用于将不同空间坐标系统的坐标转换为同一空间坐标系统的坐标；

当所述在轨运行卫星的摄动参数中的时间对应不同时间系统，则通过所述时间转换单元将不同时间系统的时间转换为同一时间系统的时间；

当所述在轨运行卫星的摄动参数中的空间坐标对应不同空间坐标系统，则通过所述空间坐标转换单元将不同空间坐标系统的坐标转换为同一空间坐标系统的坐标。

6.根据权利要求1所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述目标接入卫星选择模块包括：

候选接入卫星选择单元，用于根据所述可接入时刻和所述可接入时长确定候选接入卫星；

加权计算单元，用于通过加权计算公式对所述候选接入卫星的可接入时长和所述候选接入卫星参数进行加权计算，获取接入参数；

目标接入卫星选择单元，用于根据所述接入参数的最大值，选择对应的在轨运行卫星作为目标接入卫星。

7.根据权利要求6所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述加权计算公式具体为：

，其中，P指由优先级参数归一化至[0,1]区间内的一个值，R指由链路质量参数归一化至[0,1]区间内的一个值，T指由候选接入卫星的可接入时长参数归一化至[0,1]区间内的一个值，C指由空闲信道数参数归一化至[0,1]区间内的一个值，E指由仰角参数归一化至[0,1]区间内的一个值，

表示第一个加权系数、

表示第二个加权系数、

表示第三个加权系数、

表示第四个加权系数、

表示第五个加权系数,其中，

。

8.根据权利要求1所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述接入卫星选择装置还包括卫星信息处理模块，用于对所述卫星综合信息列表中信息进行操作，其中，所述卫星信息处理模块包括：

信息更新单元，用于获取所述在轨运行卫星发送的卫星信息，所述卫星信息携带信息标识和信息数据；当所述卫星综合信息列表中存在所述卫星信息携带的信息标识，则将所述信息标识对应的信息数据更新至所述卫星综合信息列表中对应的位置；

信息新增单元，用于当所述卫星综合信息列表中不存在所述在轨运行卫星发送的信息标识，则将所述信息标识和所述信息标识对应的数据新增至所述卫星综合信息列表中，生成新的卫星综合信息列表；

信息删除单元，用于获取所述在轨运行卫星携带的星历有效期，当所述在轨运行卫星的当前时刻与初始时刻之间的时间差超过预设有效期，则从所述卫星综合信息列表中删除所述在轨运行卫星对应的信息。

9.根据权利要求1所述的面向低轨卫星通信的接入卫星选择装置，其特征在于，所述接入卫星选择装置还包括：

接入卫星选择装置重启模块，用于当所述接入卫星选择装置无法接收数据，则重启所述接入卫星选择装置，并对所述卫星综合信息列表进行更新。

10.一种面向低轨卫星通信的接入卫星选择方法，其特征在于，包括：

获取各在轨运行卫星的星历计算参数，并对所述星历计算参数进行解析，计算每一在轨运行卫星的初始位置和初始速度；

通过地面终端天线的覆盖范围，结合所述初始位置和所述初始速度，利用卫星轨道外推算法计算各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长；

根据所述各在轨运行卫星的可接入时刻和可接入时长，从卫星综合信息列表中选择候选接入卫星参数，并将所述候选接入卫星参数对应的在轨运行卫星确定为候选接入卫星；

对所述候选接入卫星的可接入时长和所述候选接入卫星参数进行加权计算，获取目标接入参数，并基于所述接入参数选择目标接入卫星。

Images