CN113411858B

CN113411858B - 高中低轨混合组网的星间路由方法及计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN113411858B
Application number: CN202110489296.8A
Authority: CN
Inventors: 徐晓帆; 李毅; 肖飞; 潘沭铭; 王妮炜; 李果; 李玉辉; 马雪峰; 高璎园; 黄宇; 崔越; 康海龙; 陆洲; 刘华峰; 翟立君; 黄照祥
Original assignee: China Academy of Electronic and Information Technology of CETC
Current assignee: China Academy of Electronic and Information Technology of CETC
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2041-05-06
Also published as: CN113411858A

Abstract

本发明公开了一种高中低轨混合组网的星间路由方法及计算机可读存储介质，其中星间路由方法包括以下步骤：确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内；如果所述源卫星节点与所述目的卫星节点不在同一星座内，利用星座间路由和星座内路由，确定所述源卫星节点到所述目的卫星节点的第一可达路径集合。本发明采用GEO、IGSO_Polar、MEO_Polar、LEO_Polar四种星座进行高中低轨混合组网，具有覆盖优势相互补充、重点区域多重增强、高中低纬全球覆盖、多层空域立体兼顾等特点，设计的路由可达路径搜索算法不存在路由发散问题，是一种较为理想的组网模式。

Description

高中低轨混合组网的星间路由方法及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及空间卫星通信技术领域，特别是涉及一种适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法及计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，数字化卫星组网成为空间信息技术的研究热点，其中，星间路由技术虽然一直有研究成果，但依然是星间组网的研究热点和技术难点。

当前，受限于空间信息技术的发展阶段，卫星网络的建设以单一网络为主，针对大规模混合星座构型的星间组网技术研究相对欠缺。

考虑到未来卫星网络的立体化覆盖需求，采用高中低轨卫星实现对不同高度区域覆盖，共同组成具备全球立体覆盖能力的卫星网络是未来信息网络发展的必然趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，用以解决现有技术中卫星网络建设单一、无法有效实现大规模混合星座构型的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，包括以下步骤：

确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内；

如果所述源卫星节点与所述目的卫星节点不在同一星座内，利用星座间路由和星座内路由，确定所述源卫星节点到所述目的卫星节点的第一可达路径集合。

进一步地，在确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内之前，所述方法还包括：

构建IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座和GEO星座中每个星座的星间网络连接关系表，所述星间网络连接关系表征该星座内各卫星节点间的互联关系以及该星座与其他星座的互联关系。

进一步地，所述星座间路由，具体包括：

确定从源星座的卫星节点直接与目的星座的卫星节点连接的第一互联卫星节点对集合。

进一步地，所述星座内路由，包括源星座内路由；

所述源星座内路由，具体包括：

确定所述源卫星节点到所述第一互联卫星节点对集合中位于所述源星座的卫星节点跨越的轨面；

确定所述源星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

确定从所述源卫星节点到所述第一互联卫星节点对集合中位于所述源星座的卫星节点的第二可达路径集合。

进一步地，所述星座内路由，还包括目的星座内路由；

所述目的星座内路由，具体包括：

确定所述第一互联卫星节点对集合中位于目的星座的卫星节点到所述目的卫星节点跨越的轨面；

确定所述目的星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

确定从所述第一互联卫星节点对集合中位于所述目的星座的卫星节点到所述目的卫星节点的第三可达路径集合。

进一步地，所述星座间路由，还包括：

确定从源星座的卫星节点，经由中继星座的卫星节点，与目的星座的卫星节点连接的第二互联卫星节点对集合。

进一步地，所述星座内路由，还包括中继星座内路由；

所述中继星座内路由，具体包括：

确定所述第二互联卫星节点对集合中位于中继星座且与所述源星座连接的卫星节点，到所述第二互联卫星节点对集合中位于中继星座且与所述目的卫星节点连接的卫星节点跨越的轨面；

确定所述中继星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

确定从所述第二互联卫星节点对集合中位于中继星座且与所述源星座连接的卫星节点，到所述第二互联卫星节点对集合中位于中继星座且与所述目的卫星节点连接的卫星节点的第四可达路径集合。

进一步地，所述方法还包括：构建IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座中每个星座的星间连接质量评价表，所述星间连接质量评价表表征所述该星座的星间网络连接关系表中各相连卫星节点之间的信道传输时延、传输信道资源、和链路保持时间。

进一步地，所述方法还包括：

按照预设的周期更新所述星间网络连接关系表、和所述星间连接质量评价表。

根据本发明的另一个方面，还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法的步骤。

本发明有益效果如下：本发明采用GEO、IGSO_Polar、MEO_Polar、LEO_Polar四种星座进行高中低轨混合组网，具有覆盖优势相互补充、重点区域多重增强、高中低纬全球覆盖、多层空域立体兼顾等特点，设计的路由可达路径搜索算法不存在路由发散问题，是一种较为理想的组网模式。

附图说明

图1是一种典型的Polar星座构型示意图；

图2是共平面内IGSO卫星与LEO卫星在轨运行示意图；

图3是Polar星座内同轨道的卫星节点双向环形网络示意图；

图4是Polar星座内相邻异轨道间相邻卫星节点双向连接示意图；

图5是共平面内的IGSO星与LEO星开始建立连接示意图；

图6是共平面内的IGSO星与LEO星即将终止连接示意图；

图7是GEO星与IGSO星的互连关系示意图；

图8是本发明实施例一的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法的流程图；

图9是本发明实施例一的IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座采用的星间网络连接关系表的格式示意图；

图10是本发明实施例一的GEO星座采用的星间网络连接关系表的格式示意图；

图11是本发明实施例一的IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座采用的星间连接质量评价表的格式示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例一

本发明的星间路由方法，适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构，该高中低轨混合组网拓扑结构由1个IGSO_Polar星座(倾斜地球同步轨道IGSO：InclinedGeosynchronous Orbit)、1个MEO_Polar星座(中地球轨道MEO：Middle Earth Orbit)、1个LEO_Polar星座(低地轨道/近地轨道LEO：Low Earth Orbit)、1个GEO星座(地球静止轨道GEO)构成。

其中，IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座均为Polar星座(极轨星座)，一个典型的极轨星座构型如附图1所示。并且，IGSO_Polar星座中部分轨道与MEO_Polar星座中部分轨道共平面，IGSO_Polar星座中部分轨道与LEO_Polar星座中部分轨道共平面，MEO_Polar星座中部分轨道与LEO_Polar星座中部分轨道共平面，附图2所示为共平面内IGSO卫星与LEO卫星在轨运行示意图。当星间采用激光通信组网时，为避免造成同波长互扰，在轨道布设上，避免进行星座间互联的IGSO卫星节点、MEO卫星节点、LEO卫星节点三者轨道处于同一平面内。

每个Polar星座中，同一轨道上，相邻卫星顺次连接，构成顺时针和逆时针双向环形网络，互连示意如图3。每个Polar星座中，相邻轨道间的相邻卫星构成轨道间双向互连，互连示意如图4，图中，实线圆和虚线椭圆代表相邻轨道，黑色五边形代表其中一个轨道上的卫星，黑色六边形代表另一轨道上的卫星。每个Polar星座中，相邻异轨道间相邻卫星节点双向互连后，通过星间伺服机制保持星间恒互连状态，以保证相同Polar子星座中拓扑连接关系不变。

该高中低轨混合组网拓扑结构中，IGSO_Polar星座的部分轨道分别与LEO_Polar星座、MEO_Polar星座中部分轨道在同一平面内形成同心圆结构。以IGSO_Polar星座与LEO_Polar星座为例，图5是IGSO星与LEO星开始建立连接时的相对位置状态，图6是IGSO星与LEO星即将终止连接时的相对位置状态，图中，黑色五角星代表IGSO卫星，黑色圆点代表LEO卫星。由于IGSO星与LEO星处于同一平面内，且轨道为同心圆结构，二者绕行方向相同，因此，该互连模式下，IGSO轨道和LEO轨道间拓扑的保持时间最长。

IGSO_Polar星座与MEO_Polar星座、MEO_Polar星座与LEO_Polar星座的拓扑关系同上。

外层轨道上，每颗执行互连的卫星，在与内层轨道上的卫星进行互连时，均采用两条激光收发链路，交替伺服工作，一条激光收发链路接通并跟瞄期间，另一条激光收发链路回调到起始连接角度，等待与内层轨道上新出现的卫星进行互联，由此实现网络电路域的不间断联通。但二者在信号传输时间上是互斥的，即一条激光收发链路通信期间，另一条激光收发链路只实现对新节点的跟瞄，但并不进行通信传输。

GEO星与IGSO星的互连关系示意图如图7，图中，三条虚线依次是三个IGSO轨道面S₁、S₂、S₃与GEO轨道面的交线，因GEO星与IGSO星在轨运行周期相同，因此，二者互连时，选择合适的互连组合，可实现永久互连，另外，还可以使彼此连接的GEO星和IGSO星各自在轨运动时彼此之间空间距离变化范围尽量小些，这有利于保证星间传输速率稳定(或减轻星间传输设备的模拟AGC压力)。为此，将每两颗经度差接近180°的GEO星作为一对，将GEO轨道上的卫星分为几对，每对分别与一个IGSO轨道上的两个卫星节点互连。每对GEO星完成与IGSO轨道上卫星节点的初始互连应遵从如下原则：GEO星运行到拟互连的IGSO轨道面法向附近时，选定该IGSO轨道面与GEO轨道面交线附近的IGSO星作为互连对象，且每对GEO星互连的一对IGSO星应分布于交线两端。例如：GEO_1星、GEO_4星作为一对，其拟互连的IGSO轨道面为S₁，当GEO_1星、GEO_4星运行到图7中位置附近时，GEO_1星与“A”点附近的IGSO星互连，GEO_4星与“B”点附近的IGSO星互连。完成初始互连后，二者此后保持恒互连状态。

GEO星座中，各相邻GEO卫星之间顺次连接，构成顺时针和逆时针双向环形网络。

各GEO卫星与MEO卫星、LEO卫星之间均不进行直接互连。

由上述星座互连规则可知，IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座、GEO星座各自的内部互连为恒互连结构，而星座间的互连则并非均为恒互连结构，为使编址规则尽量简单，将IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座、GEO星座分别划分为不同自治域，每个自治域内单独编址。

尽管IGSO星、MEO星、LEO星各自构成的Polar星座其轨面数量和卫星数量并不一定相同，但各Polar星座编址规则一样。各Polar星座的轨面编号规则为：以黄道平面法向(假定为南极至北极方向)为绕向，以黄经0°为起点，黄经180°为终点，轨面编号按顺时针或逆时针升序排列，其编号1、2、…、P。

各Polar星座的轨道上，卫星节点编号规则为：以某年月日零时零分零秒各卫星在轨位置为依据，对各轨道卫星节点进行编号，以天球坐标系黄纬-90°为起点，黄纬90°为终点，黄经0°到180°一侧的卫星节点，依次升序编号；以天球坐标系黄纬90°为起点，黄纬-90°为终点，黄经180°到360°一侧的卫星节点，依次升序编号；各轨道上卫星节点编号值依次为1、2、…、N。(注：上述编号规则下，分别位于黄经0°或180°切面两侧的两个相邻轨道，其卫星飞行方向完全相反，该相邻轨道间卫星节点很难实现长时间的信号连接，因此，这两个相邻轨道间卫星节点不进行直连)。

为使星间路由算法简捷高效，设计如下卫星节点编号规则：每个卫星节点，其完整编号由s+h+g个bit组成，前s个bit为星座编号，中间h个bit为轨道编号(用于支撑星座内轨间路由)；后g个bit为卫星节点在该轨道内的序号(用于支撑轨道内路由)，每个轨道内的卫星节点序号以本轨道面法向(假定各轨道面法向为与南极至北极方向夹角小于90°的轨道面矢量方向)为绕向，按顺时针或逆时针升序或降序编号。

本发明实施例的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，即是针对上面描述的特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由，其流程如图8所示，所述方法包括以下步骤：

确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内；

如果所述源卫星节点与所述目的卫星节点在同一星座内，利用星座内路由，确定所述源卫星节点到所述目的卫星节点的第五可达路径集合。

确定确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内可以利用多种方法，本实施例中，利用征各星座内各卫星节点间的互联关系以及该星座与其他星座的互联关系的星间网络连接关系表来获得源卫星节点是否与目的卫星节点位于同一星座内。因此，在确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内之前，本发明的方法还包括：

本发明实施例的方法中，每个星座使用一张星间网络连接关系表，用于表征该星座自治域内各节点间的互联关系以及该星座与其他星座的互联关系。其中，IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座采用格式相同的星间网络连接关系表，其格式如图9。星间网络连接关系表由P×N×2×(s+h+g)个bit组成。将上述的星间网络连接关系表等分为P段，每段称为一个轨道面数据段，因此，卫星轨道面编号依次为1、2、…、P；每个轨道面数据段对应N×2×(s+h+g)个bit。将轨道面数据段等分为N段，每段称为一个卫星节点数据段，其在上述数据段中的“座次编号”与该轨道面卫星节点编号一一对应，因此，该轨道面上卫星节点编号依次为1、2、…、N(注意：每个轨道面上的卫星节点按顺时针或逆时针依次编序)；每个卫星节点数据段由2×(s+h+g)个bit组成，其前(s+h+g)个bit代表数值是与本卫星节点相连的本星座内异轨道面卫星节点编号，若中间h个bit的代表数值为0时，表示该卫星节点不与本星座内任何其他轨道面内的卫星节点连接；其后(s+h+g)个bit代表数值是与本卫星节点相连的另一星座内的卫星节点编号。

GEO星座只有1个轨道面，其星间网络连接关系表的格式如图10。GEO星座轨道面数据段对应N×2×(s+h+g)个bit，将星间网络连接关系表等分为N段，每段称为一个卫星节点数据段，其在上述数据段中的“座次编号”与该轨道面卫星节点编号一一对应，因此，该轨道面上卫星节点编号依次为1、2、…、N(注：以轨道面上的指定卫星节点为起点，各节点按顺时针或逆时针依次编序)；每个卫星节点数据段由(s+h+g)个bit组成，其代表数值是与本卫星节点相连的IGSO_Polar星座内的卫星节点编号，若中间h个bit的代表数值为0时，表示该GEO卫星节点不与IGSO_Polar星座内任何卫星节点连接。

IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座和GEO星座内的每个卫星节点，其编号均由(s+h+g)个bit组成，其中，前s个bit代表本节点所在星座编号，中间h个bit代表本节点在星座内所处的轨道面编号，后g个bit代表本节点在其轨道面内的位置编号，从源卫星节点向目的卫星节点搜索星间路由时，依次比较源卫星节点编号和目的卫星节点编号的前s个bit是否相同，则可判断二者是否处于同一星座内；此外，通过比较源卫星节点编号和目的卫星节点编号的中间h个bit，可判断二者是否处于同一轨道面内。

在前述的混合星座组网模式下，如果源卫星节点与目的卫星节点不在同一星座内，均可分解为星座内路由和星座间路由，从而可确定源卫星节点到目的卫星节点的第一可达路径集合。

其中，星座间路由，具体包括：确定从源星座的卫星节点直接与目的星座的卫星节点连接的第一互联卫星节点对集合。

星座内路由，包括源星座内路由，具体包括：

确定源卫星节点到所述第一互联卫星节点对集合中位于所述源星座的卫星节点跨越的轨面。本发明利用前述的星间网络连接关系表计算各轨道面间连接关系，根据前述定义，任一卫星节点编号的中间h个bit代表其所在轨道面编号，因此，按其轨道面编号从本星座的星间网络连接关系表数据中提取其轨道面数据段，将之等分为N个子段，判断哪些子段的前(s+h+g)个bit为非0，则该子段“座次编号”对应于本轨道面上卫星节点编号，且该子段(s+h+g)个bit的取值是与之相连的异轨道面上卫星节点编号，二者构成一组轨道面间相连节点对。由此，可统计出本轨道面与其他轨道面间所有相连节点对，从而可确定源卫星节点到第一互联卫星节点对集合中位于源星座的卫星节点跨越的轨面。

确定所述源星座的各轨面内卫星节点的可达路径，本实施例中，轨道面内卫星节点的可达路径搜索过程按照顺时针和逆时针分别给出检索结果即可。

确定从源卫星节点到第一互联卫星节点对集合中位于源星座的卫星节点的第二可达路径集。根据各轨面内卫星节点的可达路径，可确定出从源卫星节点到第一互联卫星节点对集合中位于源星座的所有卫星节点的可达路径集合，即第二可达路径集合。

星座内路由，还包括目的星座内路由，与源星座内路由类似，目的星座内路由具体包括：

确定第一互联卫星节点对集合中位于目的星座的卫星节点到目的卫星节点跨越的轨面；

确定目的星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

确定从第一互联卫星节点对集合中位于目的星座的卫星节点到所述目的卫星节点的第三可达路径集。

目的星座内路由，与源星座内路由类似，在此不再赘述。

由于从源星座到目的星座的星座间互联节点对，既包括源星座与目的星座直连的节点对，也包括源星座与中继星座连接而中继星座与目的星座连接的节点对。源星座与目的星座或中继星座互联的节点，因此星座间路由，还包括：

确定从源星座的卫星节点，经由中继星座的卫星节点，与目的星座的卫星节点连接的第二互联卫星节点对集合。本实施例中，构建第二互联卫星节点对集合的方法与构建第一互联卫星节点对集合的方法相同。

对于源星座通过中继星座与目的星座连接的情形，星座内路由，还包括中继星座内路由，具体包括：

确定所述中继星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

本实施例中，中继星座内路由方法与源星座内路由、目的星座内路由类似，在此不再赘述。

为了表征各星座的星间网络连接关系表中各相连卫星节点之间的连接质量，本实施例的方法还包括：构建IGSO Polar星座、MEO Polar星座、LEO Polar星座中每个星座的星间连接质量评价表，该星间连接质量评价表表征该星座的星间网络连接关系表中各相连卫星节点之间的信道传输时延、传输信道资源和链路保持时间。

本实施例中，星间连接质量评价表可由若干个bit组成，分别表示表征各节点与本轨面内、本星座相邻轨面、另一星座的上下一节点间的信道传输时延、传输信道资源、链路保持时间等参数，用于表征相连卫星节点之间的连接质量。

在一个优选的实施例中，IGSO Polar星座、MEO Polar星座、LEO Polar星座中各自的星间连接质量评价表由P×N×400个bit组成，结构如图11所示。将星间连接质量评价表等分为P段，各段与该星座中各轨道面编号一一对应，每段称为一个轨道面内的卫星节点连接质量数据段，表征一个轨道面内各卫星节点与本轨道面内、相邻轨道面间、相连星座内的互连通道的连接质量评价信息。将每个轨道面内星间连接质量数据段对应的N×400个bit等分为N段，每段称为一个卫星节点连接质量数据段，与轨道内卫星节点一一对应，表征本卫星节点与路径上下一节点间的信道传输时延、传输信道资源、链路保持时间，长度为400个bit，具体含义如下：

1～96bit：表示本卫星节点在天球直角坐标系中的当前坐标，每32bit表示一维。

97～132bit：表示本卫星节点向本轨道面内下一卫星节点发送信息时的信道资源，其前32bit表示信道额定总容量(单位：Byte/s)，后4bit表示信道空闲情况，信道空闲状况按比例等分为16级，取值对应于0～15，第16级表示全部空闲。

133～164bit：表示本卫星节点向本轨面内下一卫星节点发送信息时的发—收端合计信号处理时延，单位：ns。

165～200bit：表示本卫星节点从本轨面内下一卫星节点接收信息时的信道资源，其前32bit表示信道额定总容量(单位：Byte/s)，后4bit表示信道空闲情况，信道空闲情况的表征含义同上。

201～232bit：表示本卫星节点从本轨面内下一卫星节点接收信息时的收—发端合计信号处理时延，单位：ns。

233～248bit：表示本卫星节点与本轨面内下一卫星节点间的链路保持时间(单位：s)。

249～284bit：表示本卫星节点向本星座内相邻轨道面上下一卫星节点发送信息时的信道资源，其前32bit表示信道额定总容量(单位：Byte/s)，后4bit表示信道空闲情况，信道空闲情况的表征含义同上。

285～316bit：表示本卫星节点向本星座内相邻轨道面上下一卫星节点发送信息时的发—收端合计信号处理时延，单位：ns。

317～352bit：表示本卫星节点从本星座内相邻轨面上下一卫星节点接收信息时的信道资源，其前32bit表示信道额定总容量(单位：Byte/s)，后4bit表示信道空闲情况，信道空闲情况的表征含义同上。

353～384bit：表示本卫星节点从本星座内相邻轨面上下一卫星节点接收信息时的收—发端合计信号处理时延，单位：ns。

385～400bit：表示本卫星节点与本星座内相邻轨道面上下一卫星节点间的链路保持时间(单位：s)。

401～436bit：表示本卫星节点向另一星座内相连卫星节点发送信息时的信道资源，其前32bit表示信道额定总容量(单位：Byte/s)，后4bit表示信道空闲情况，信道空闲情况的表征含义同上。

437～468bit：表示本卫星节点向另一星座内相连卫星节点发送信息时的发—收端合计信号处理时延，单位：ns。

469～504bit：表示本卫星节点从另一星座内相连卫星节点接收信息时的信道资源，其前32bit表示信道额定总容量(单位：Byte/s)，后4bit表示信道空闲情况，信道空闲情况的表征含义同上。

505～536bit：表示本卫星节点从另一星座内相连卫星节点接收信息时的收—发端合计信号处理时延，单位：ns。

537～552bit：表示本卫星节点与另一星座内相连卫星节点间的链路保持时间(单位：s)。

通过星座间、星座内的路由检索，获得源卫星节点到目的卫星节点的所有可达路径后，可进行星间路径优选。星间路径优选以“所有可达路径”、“星间连接质量评价表”、“待传输业务类型”为输入条件，每种待传输业务均按“卫星节点间网络时延”、“数据最低传输速率”、“传输数据大小”进行分类，分别设计路径择优策略。源卫星节点根据待传输业务类型，依据相关路径择优策略执行路径优选过程。

本实施例中，某业务星间网络传输时延要求小于T秒，数据速率为R_b(bps)，传输数据大小为B(bit)，源卫星节点依据“星间连接质量评价表”计算出“所有可达路径”的当前允许传输速率，从中选出传输速率大于R_b的可达路径集合C₁，依据“星间连接质量评价表”计算出C₁中各路径的累计传输时延，从中选出传输时延小于T秒的可达路径集合C₂，依据“星间连接质量评价表”计算出C₂中各路径的链路保持时间，依据数据量B和C₂中各路径当前允许传输速率计算出各路径数传时间，从C₂中选出链路保持时间大于数传时间的路径列表，作为星间路径优选结果。

按照预设的周期更新所述星间网络连接关系表，和所述星间连接质量评价表。

本实施例中，先完成各轨面内维护过程，再完成各轨面间维护过程。各卫星采用统一时统(如：北斗时统)，各轨面内维护过程并行进行，提高轨面内维护效率。轨面内维护过程针对轨面数据段。以第1轨面内维护过程为例：其定期(例如：5ms)传递登记一次星间网络连接关系表，由轨面内第1节点始到第N节点止，未与相邻轨面相连的卫星节点，其数据子段填全“0”；与相邻轨面相连的卫星节点，其数据子段填与之相连的相邻轨面卫星节点编号，第N节点完成数据填写后，将该关系表反向传递给各节点留存，轨面内维护过程结束。轨面间维护过程对各轨面内维护信息汇总,信息汇总由轨面1始到轨面P止，由轨面间相连卫星节点对负责信息汇总和传递，各轨面将本轨面内星间网络连接关系表与收到的上一轨面发来的星间网络连接关系表模2和后，发给下一轨面，直到轨面P完成汇总后，将最终结果返回给各轨面，并由各轨面内卫星节点共享留存，轨面间维护过程结束。

实施例二

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如实施例一所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法的步骤。

由此可见，本发明采用特定的星座拓扑结构，可有效降低星间拓扑连接的变化频次，提高了星间路由鲁棒性，其网络稳定性好；通过设计特定的星座编址规则，可简化星间路由搜索过程，该路由搜索过程不存在算法上的发散问题，其路由收敛性好；采用的路由连接质量评价表，以信道传输时延、传输信道资源、链路保持时间为测度因子，按照不同业务的个性化需求，制定相应的路径择优策略，因此，路由质量的评价更加科学；通过定期执行星间网络连接关系表和星间连接质量评价表的状态维护过程，可确保各卫星节点及时获得当前网络状态信息。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内；

如果所述源卫星节点与所述目的卫星节点不在同一星座内，则利用星座间路由和星座内路由，确定所述源卫星节点到所述目的卫星节点的第一可达路径集合；

如果所述源卫星节点与所述目的卫星节点在同一星座内，利用星座内路由，确定所述源卫星节点到所述目的卫星节点的第五可达路径集合；

所述高中低轨混合组网拓扑结构由1个IGSO_Polar星座、1个MEO_Polar星座、1个LEO_Polar星座、1个GEO星座构成；

所述IGSO_Polar星座中部分轨道分别与LEO_Polar星座、MEO_Polar星座中部分轨道在同一平面内形成同心圆结构；MEO_Polar星座中部分轨道与LEO_Polar星座中部分轨道在同一平面内形成同心圆结构；

每个Polar星座中，同一轨道上，相邻卫星顺次连接，构成顺时针和逆时针双向环形网络，相邻轨道间的相邻卫星构成轨道间双向互连；

将每两颗经度差接近180°的GEO星作为一对，将GEO轨道上的卫星分为几对，每对分别与一个IGSO轨道上的两个卫星节点互连；

在确定源卫星节点与目的卫星节点是否在同一星座内之前，所述方法还包括：

构建IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座和GEO星座中每个星座的星间网络连接关系表，所述星间网络连接关系表表征该星座内各卫星节点间的互联关系以及该星座与其他星座的互联关系；

每个卫星节点，其完整编号由星座编号，用于支撑星座内轨间路由的轨道编号，用于支撑轨道内路由的卫星节点在该轨道内的序号组成；

其中，各Polar星座的轨面编号规则为：以假定为南极至北极方向的黄道平面法向为绕向，以黄经0°为起点，黄经180°为终点，轨面编号按顺时针或逆时针升序排列，其编号1、2、…、P；

各Polar星座的轨道上，卫星节点编号规则为：以某年月日零时零分零秒各卫星在轨位置为依据，对各轨道卫星节点进行编号，以天球坐标系黄纬-90°为起点，黄纬90°为终点，黄经0°到180°一侧的卫星节点，依次升序编号；以天球坐标系黄纬90°为起点，黄纬-90°为终点，黄经180°到360°一侧的卫星节点，依次升序编号；各轨道上卫星节点编号值依次为1、2、…、N；

所述方法还包括：构建IGSO_Polar星座、MEO_Polar星座、LEO_Polar星座中每个星座的星间连接质量评价表，所述星间连接质量评价表表征所述该星座的星间网络连接关系表中各相连卫星节点之间的信道传输时延、传输信道资源、和链路保持时间；

所述方法还包括：按照预设的周期更新所述星间网络连接关系表、和所述星间连接质量评价表。

2.如权利要求1所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，其特征在于，

所述星座间路由，具体包括：

3.如权利要求2所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，其特征在于，

所述星座内路由，包括源星座内路由；

所述源星座内路由，具体包括：

确定所述源星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

4.如权利要求3所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，其特征在于，

所述星座内路由，还包括目的星座内路由；

所述目的星座内路由，具体包括：

确定所述目的星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

5.如权利要求2所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，其特征在于，

所述星座间路由，还包括：

6.如权利要求5所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法，其特征在于，

所述星座内路由，还包括中继星座内路由；

所述中继星座内路由，具体包括：

确定所述中继星座的各轨面内卫星节点的可达路径；

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的适用于特定高中低轨混合组网拓扑结构的星间路由方法的步骤。