CN114124202B - 低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法和装置,当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果;从而利用中轨卫星、低轨卫星的星间链路来构建网络化遥测系统。进一步优化了低轨卫星和中轨卫星之间的接入、信道、功率的调度方式,满足了大型星座的遥测需求。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,具体而言,涉及一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法和装置。
背景技术
目前,星座遥测系统用于把大型星座的除业务应用数据外的工程数据、参数传输到地面站,以监测并保障星座的正常运行。传统的地基遥测系统中,低轨卫星直接把遥测数据传输给地面站。然而,地面站对低轨卫星的可视时间弧段有限,难以实现全时段遥测。传统的天基遥测系统中,低轨卫星通过地球同步轨道卫星的中继把遥测数据间接传输到地面站。但是,地球同步轨道卫星轨位资源、通信资源紧缺,且长距离的中继通信会带来很大的信号衰减以及传播时延,因而难以满足大型星座的遥测需求。
发明内容
为解决上述问题,本发明实施例的目的在于提供一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法和装置。
第一方面,本发明实施例提供了一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法,包括:
获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息;
基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;
当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
第二方面,本发明实施例还提供了一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度装置,包括:
获取模块,用于获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息;
第一处理模块,用于基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;
第二处理模块,用于当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
第三方面,本发明实施例还提供了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运行时执行上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,所述电子设备包括有存储器,处理器以及一个或者一个以上的程序,其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中,且经配置以由所述处理器执行上述第一方面所述的方法的步骤。
本发明实施例上述第一方面至第四方面提供的方案中,通过网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;并当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果;从而利用中轨卫星、低轨卫星的星间链路来构建网络化遥测系统。进一步优化了低轨卫星和中轨卫星之间的接入、信道、功率的调度方式,满足了大型星座的遥测需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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示出了本发明实施例1所提供的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法的应用场景的示意图;
图2示出了本发明实施例1所提供的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法的流程图;
图3示出了本发明实施例2所提供的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度装置的结构示意图;
图4示出了本发明实施例3所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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,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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
目前,星座遥测系统用于把大型星座的除业务应用数据外的工程数据、参数传输到地面站,以监测并保障星座的正常运行。传统的地基遥测系统中,低轨卫星直接把遥测数据传输给地面站。然而,地面站对低轨卫星的可视时间弧段有限,难以实现全时段遥测。传统的天基遥测系统中,低轨卫星通过地球同步轨道卫星的中继把遥测数据间接传输到地面站。但是,地球同步轨道卫星轨位资源、通信资源紧缺,且长距离的中继通信会带来很大的信号衰减以及传播时延,因而难以满足大型星座的遥测需求。
基于此,本实施例提出一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法和装置,通过网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;并当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果;从而利用中轨卫星、低轨卫星的星间链路来构建网络化遥测系统。进一步优化了低轨卫星和中轨卫星之间的接入、信道、功率的调度方式,满足了大型星座的遥测需求。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提出的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法,执行主体是服务器。
本实施例提出的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法的具体应用场景的网络化遥测系统如图1所示。
参见图1所示的网络化遥测系统,该系统包含任务中心、地面站、中轨星座以及低轨星座。同一轨道面的相邻两个低轨卫星存在星间链路,两个相邻的中轨卫星之间存在星间链路,同时中轨卫星与可见的地面站之间存在星地链路。中轨卫星配备有固定的定向波束,用于中轨卫星-低轨卫星间的通信。为了避免波束之间的干扰,中轨卫星相邻的波束采用不同的极化方式以及工作频段。每个低轨卫星配备有一个全向天线用于中轨卫星-低轨卫星通信。
若低轨卫星不位于波束覆盖范围内,则遥测数据通过同一轨道面的低轨星间链路传输到位于波束覆盖范围内的低轨卫星。若低轨卫星位于波束覆盖范围内,则遥测数据通过中轨-低轨星间链路传输到中轨卫星。遥测数据被中轨卫星接收后,依次通过中轨星间链路以及星地链路传输到地面站和任务中心。
由于卫星的轨道是固定的,系统任意时刻的空间拓扑可以通过轨道预测得到。在每一个时隙,任务中心可以根据卫星的轨道信息,提前优化得到系统的接入、信道、功率分配方案。因此,本申请提出一种网络化遥测系统的接入、信道、功率调度方法,即低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法。
参见图2所示的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法的流程图,本实施例提出一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法,包括以下具体步骤:
步骤100、获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息。
在上述步骤100中,网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息,是工作人员输入到所述服务器中的。
所述中轨卫星信息,包括:中轨卫星数量、中轨卫星波束数量、中轨卫星波束总带宽、中轨卫星波束子信道数量、中低轨星间链路建链时延、低轨卫星与中轨卫星的距离、时隙长度和中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率。
所述低轨卫星信息,包括:低轨卫星数量、低轨卫星待传输遥测数据量、中轨卫星与低轨卫星的空间距离、低轨卫星到中轨卫星各个波束的信道衰减、低轨卫星在当前时隙的上一时隙的接入矩阵、低轨卫星最大总发射功率和低轨卫星在每个子信道的最大发射功率。
步骤102、基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵。
在上述步骤102中,为了得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵,可以执行以下步骤:
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵:
其中,表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵;B表示中轨卫星波束总带宽;L表示中轨卫星波束子信道数量;I表示低轨卫星数量;i表示第i个低轨卫星,;J表示中轨卫星数量;j表示第j个中轨卫星,;K表示中轨卫星波束数量;k表示第k个中轨卫星波束,;表示时隙长度;表示第i个低轨卫星与第j个中轨卫星的空间距离;表示光速;表示中低轨星间链路建链时延;表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示当前时隙的上一时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示分配给第i个低轨卫星的子信道数量;表示当前时隙第i个低轨卫星到第j个中轨卫星的第k个波束的信道衰减;表示第i个低轨卫星在每个子信道的发射功率;表示中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;表示第i个低轨卫星待传输遥测数据量。
为了得到当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,可以执行以下步骤:
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵和功率矩阵:
其中,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵中的元素;表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵中的元素;表示低轨卫星最大总发射功率;表示低轨卫星在每个子信道的最大发射功率;表示正整数集合。
上述步骤102得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵的具体计算过程,就是根据优化问题的约束条件,得到优化问题最优解的过程,具体的计算过程是现有技术,这里不再赘述。
在通过上述步骤102得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵后,可以继续执行以下步骤104,对得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵是否能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量进行判断。
步骤104、当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
具体地,上述步骤104可以执行以下具体步骤(1)至步骤(3),对得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵是否能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量进行判断:
(1)将得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵,并获取第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵;
(2)当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵满足如下公式时,确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量:
其中,表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;
(3)当确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
在上述步骤(1)中,所述服务器,首先,获取所述服务器自身缓存的计算所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵的次数,将获取到的所述计算所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵的次数确定为r的具体数量。相应的,也就知道了r-1的具体数量。
然后,将上述步骤102中计算得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,确定为所述当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵。
所述第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵,缓存在所述服务器中。所述服务器,从所述服务器自身就可以得到所述第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵。
当所述第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵与所述当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵不能满足上述步骤(2)中的公式时,所述服务器对所述当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵进行缓存,并同时将缓存的所述第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵删除,并对缓存的计算所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵的次数进行加一操作,对计算所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵的次数进行更新,并对更新后的计算所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵的次数进行缓存;然后返回上述步骤102,再次计算得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,直到计算得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵满足公式为止。
综上所述,本实施例提出一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法,通过网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;并当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果;从而利用中轨卫星、低轨卫星的星间链路来构建网络化遥测系统。进一步优化了低轨卫星和中轨卫星之间的接入、信道、功率的调度方式,满足了大型星座的遥测需求。
实施例2
本实施例提出一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度装置,用于执行上述实施例1提出的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法。
参见图3所示的一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度装置,包括:
获取模块300,用于获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息;
第一处理模块302,用于基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;
第二处理模块304,用于当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
所述中轨卫星信息,包括:中轨卫星数量、中轨卫星波束数量、中轨卫星波束总带宽、中轨卫星波束子信道数量、中低轨星间链路建链时延、低轨卫星与中轨卫星的距离、时隙长度和中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;所述低轨卫星信息,包括:低轨卫星数量、低轨卫星待传输遥测数据量、中轨卫星与低轨卫星的空间距离、低轨卫星到中轨卫星各个波束的信道衰减和低轨卫星在当前时隙的上一时隙的接入矩阵。
所述第一处理模块,用于基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵,包括:
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵:
其中,表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵;B表示中轨卫星波束总带宽;L表示中轨卫星波束子信道数量;I表示低轨卫星数量;i表示第i个低轨卫星,;J表示中轨卫星数量;j表示第j个中轨卫星,;K表示中轨卫星波束数量;k表示第k个中轨卫星波束,;表示时隙长度;表示第i个低轨卫星与第j个中轨卫星的空间距离;表示光速;表示中低轨星间链路建链时延;表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示当前时隙的上一时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示分配给第i个低轨卫星的子信道数量;表示当前时隙第i个低轨卫星到第j个中轨卫星的第k个波束的信道衰减;表示第i个低轨卫星在每个子信道的发射功率;表示中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;表示第i个低轨卫星待传输遥测数据量。
所述低轨卫星信息,还包括:低轨卫星最大总发射功率和低轨卫星在每个子信道的最大发射功率。
所述第一处理模块,用于基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,包括:
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵和功率矩阵:
其中,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵中的元素;表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵中的元素;表示低轨卫星最大总发射功率;表示低轨卫星在每个子信道的最大发射功率;表示正整数集合。
所述第二处理模块,具体用于:将得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵,并获取第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵;
当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵满足如下公式时,确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量:
其中,表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;
当确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
综上所述,本实施例提出一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度装置,通过网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;并当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果;从而利用中轨卫星、低轨卫星的星间链路来构建网络化遥测系统。进一步优化了低轨卫星和中轨卫星之间的接入、信道、功率的调度方式,满足了大型星座的遥测需求。
实施例3
本实施例提出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运行时执行上述实施例1描述的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法的步骤。具体实现可参见方法实施例1,在此不再赘述。
此外,参见图4所示的一种电子设备的结构示意图,本实施例还提出一种电子设备,上述电子设备包括总线51、处理器52、收发机53、总线接口54、存储器55和用户接口56。上述电子设备包括有存储器55。
本实施例中,上述电子设备还包括:存储在存储器55上并可在处理器52上运行的一个或者一个以上的程序,经配置以由上述处理器执行上述一个或者一个以上程序用于进行以下步骤(1)至步骤(3):
(1)获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息;
(2)基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;
(3)当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
收发机53,用于在处理器52的控制下接收和发送数据。
其中,总线架构(用总线51来代表),总线51可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线51将包括由处理器52代表的一个或多个处理器和存储器55代表的存储器的各种电路链接在一起。总线51还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本实施例不再对其进行进一步描述。总线接口54在总线51和收发机53之间提供接口。收发机53可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如:收发机53从其他设备接收外部数据。收发机53用于将处理器52处理后的数据发送给其他设备。取决于计算系统的性质,还可以提供用户接口56,例如小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆。
处理器52负责管理总线51和通常的处理,如前述上述运行通用操作系统。而存储器55可以被用于存储处理器52在执行操作时所使用的数据。
可选的,处理器52可以是但不限于:中央处理器、单片机、微处理器或者可编程逻辑器件。
可以理解,本发明实施例中的存储器55可以是易失性存储器或非易失性存储器,或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中,非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、可编程只读存储器 (Programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM,EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明,许多形式的RAM可用,例如静态随机存取存储器(Static RAM,SRAM)、动态随机存取存储器 (Dynamic RAM,DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM,SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double DataRate SDRAM,DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM,ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM,SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM,DRRAM)。本实施例描述的系统和方法的存储器55旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中,存储器55存储了如下的元素,可执行模块或者数据结构,或者它们的子集,或者它们的扩展集:操作系统551和应用程序552。
其中,操作系统551,包含各种系统程序,例如框架层、核心库层、驱动层等,用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序552,包含各种应用程序,例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等,用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序552中。
综上所述,本实施例提出一种计算机可读存储介质和电子设备,通过网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵;并当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果;从而利用中轨卫星、低轨卫星的星间链路来构建网络化遥测系统。进一步优化了低轨卫星和中轨卫星之间的接入、信道、功率的调度方式,满足了大型星座的遥测需求。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度方法,其特征在于,包括:
获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息;所述中轨卫星信息,包括:中轨卫星数量、中轨卫星波束数量、中轨卫星波束总带宽、中轨卫星波束子信道数量、中低轨星间链路建链时延、低轨卫星与中轨卫星的距离、时隙长度和中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;所述低轨卫星信息,包括:低轨卫星最大总发射功率、低轨卫星在每个子信道的最大发射功率、低轨卫星数量、低轨卫星待传输遥测数据量、中轨卫星与低轨卫星的空间距离、低轨卫星到中轨卫星各个波束的信道衰减和低轨卫星在当前时隙的上一时隙的接入矩阵;
基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,包括:
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵:
其中,表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵;表示中轨卫星波束总带宽;表示中轨卫星波束子信道数量;表示低轨卫星数量;i表示第i个低轨卫星,;表示中轨卫星数量;j表示第j个中轨卫星,;表示中轨卫星波束数量;k表示第k个中轨卫星波束,;表示时隙长度;表示第i个低轨卫星与第j个中轨卫星的空间距离; 表示光速;表示中低轨星间链路建链时延;表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示当前时隙的上一时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示分配给第i个低轨卫星的子信道数量;表示当前时隙第i个低轨卫星到第j个中轨卫星的第k个波束的信道衰减;表示第i个低轨卫星在每个子信道的发射功率;表示中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;表示第i个低轨卫星待传输遥测数据量;
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵和功率矩阵:
其中,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵中的元素;表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵中的元素;表示低轨卫星最大总发射功率;表示低轨卫星在每个子信道的最大发射功率;表示正整数集合;
将得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵,并获取第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵;
当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵满足如下公式时,确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量:
其中,表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;
当确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
2.一种低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取网络化遥测系统的中轨卫星信息和低轨卫星信息;所述中轨卫星信息,包括:中轨卫星数量、中轨卫星波束数量、中轨卫星波束总带宽、中轨卫星波束子信道数量、中低轨星间链路建链时延、低轨卫星与中轨卫星的距离、时隙长度和中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;所述低轨卫星信息,包括:低轨卫星最大总发射功率、低轨卫星在每个子信道的最大发射功率、低轨卫星数量、低轨卫星待传输遥测数据量、中轨卫星与低轨卫星的空间距离、低轨卫星到中轨卫星各个波束的信道衰减和低轨卫星在当前时隙的上一时隙的接入矩阵;
第一处理模块,用于基于获取到的中轨卫星信息和低轨卫星信息,得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵,包括:
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵:
其中,表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵;表示中轨卫星波束总带宽;表示中轨卫星波束子信道数量; 表示低轨卫星数量;i表示第i个低轨卫星,;表示中轨卫星数量;j表示第j个中轨卫星,;表示中轨卫星波束数量;k表示第k个中轨卫星波束,;表示时隙长度;表示第i个低轨卫星与第j个中轨卫星的空间距离;表示光速;表示中低轨星间链路建链时延;表示当前时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示当前时隙的上一时隙低轨卫星的接入矩阵中的元素,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星接入第j个中轨卫星的第k个波束,表示当前时隙的上一时隙第i个低轨卫星未接入第j个中轨卫星的第k个波束;表示分配给第i个低轨卫星的子信道数量;表示当前时隙第i个低轨卫星到第j个中轨卫星的第k个波束的信道衰减;表示第i个低轨卫星在每个子信道的发射功率;表示中轨卫星在每个子信道的接收端噪声功率;表示第i个低轨卫星待传输遥测数据量;
通过以下公式得到当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵和功率矩阵:
其中,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,表示当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵中的元素;表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵, 表示当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵中的元素; 表示低轨卫星最大总发射功率;表示低轨卫星在每个子信道的最大发射功率;表示正整数集合;
第二处理模块,用于将得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵,和当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵,并获取第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵、信道矩阵和功率矩阵;
当得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵满足如下公式时,确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量:
其中,表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r-1次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的接入矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的信道矩阵;表示当前时隙第r次计算得到的所述低轨卫星的功率矩阵;
当确定得到的当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵能够最大化当前时隙的总传输遥测数据量时,将当前时隙所述低轨卫星的接入矩阵、当前时隙所述低轨卫星的信道矩阵、以及当前时隙所述低轨卫星的功率矩阵确定为当前时隙的低轨卫星星座遥测接入、信道、功率资源调度的调度结果。
3.一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,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1所述的方法的步骤。
4.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括有存储器,处理器以及一个或者一个以上的程序,其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中,且经配置以由所述处理器执行权利要求1所述的方法的步骤。
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