发明内容
本申请实施例提供一种低轨卫星链路仿真方法、装置及电子设备,以实现低轨卫星链路的仿真。
第一方面,本申请实施例提供一种低轨卫星链路仿真方法,应用于发送端,包括:
在得到任务报文后,根据所述发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,所述发送端的类型为低轨卫星和/或所述接收端的类型为低轨卫星;
通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端根据所述任务报文实现目标任务。
可选的,所述根据所述发送端的类型确定接收端的目标接收信道,包括:
若发送端的类型为低轨卫星,则根据星间路由规则确定接收端的类型;
若确定所述接收端的类型为低轨卫星,则根据星间路由规则确定目标接收信道;
或者,若确定所述接收端的类型为地面站或终端设备,则根据预先为低轨卫星配置的组播通道确定目标接收信道;
或者,若所述发送端的类型为地面站或终端设备,则根据预配的发送信道与接收信道的对应关系,确定目标接收信道。
可选的,所述通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,包括:
若所述发送端与所述接收端的参数满足预设发送条件,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述参数包括类型、位置以及模式中的至少一种。
可选的,所述若所述发送端与所述接收端的参数满足预设发送条件,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述参数包括类型、位置以及模式中的至少一种,包括:
若所述发送端的类型与所述接收端的类型均为低轨卫星,且第一距离不小于预设距离阈值,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第一距离为所述发送端或所述接收端所围绕球体的中心到目标连线的距离,所述目标连接为所述接收端与所述发送端的连线;
或者,若所述发送端的类型为地面站或终端设备,所述接收端的类型为低轨卫星,且所述低轨卫星为凝视模式,在所述发送端与所述接收端满足第一预设条件时,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第一预设条件为所述低轨卫星与所述发送端的高度角在第一地面视场内,所述发送端与第一凝视点相对于所述低轨卫星的夹角在第一卫星视场内,所述低轨卫星相对于第一凝视点的高度角小于第一预设阈值;
或者,若所述发送端为地面站或终端设备,所述接收端为低轨卫星,且所述低轨卫星为扫描模式,在所述发送端与所述接收端满足第二预设条件时,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第二预设条件为所述低轨卫星相对于地面发送端的高度角在第二地面视场内,且所述低轨卫星相对于地面发送端的高度角在第二卫星视场内;
或者,若所述发送端的类型为低轨卫星,所述接收端的类型为地面站或终端设备,则在接收到所述接收端发送的发送提示之后,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,
其中,所述发送提示为所述接收端在确定所述目标接收信道满足第三预设条件时生成的,所述第三预设条件为若所述低轨卫星为凝视模式,则所述低轨卫星与所述接收端的高度角在第三地面视场内,所述接收端与第二凝视点相对于所述低轨卫星的夹角在第三卫星视场内,所述低轨卫星相对于第二凝视点的高度角小于第二预设阈值,或者若所述低轨卫星为扫描模式,所述低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四地面视场内,且所述低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四卫星视场内。
可选的,所述通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端根据所述任务报文实现目标任务,包括:
将信道配置信息添加至所述任务报文中;
将添加信道配置信息的任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端在确定所述任务报文中的信道配置信息与本地信道配置信息相匹配时,根据所述任务报文实现目标任务。
第二方面,本申请实施例提供一种低轨卫星链路仿真方法,应用于接收端,包括:
接收发送端通过目标接收信道发送的任务报文,其中,所述目标接收信道为所述发送端根据自身类型确定的;
根据所述任务报文实现目标任务。
可选的,所述任务报文中包含延迟时长,则所述根据所述任务报文实现目标任务,包括:
将所述任务报文存储至报文队列中;
在所述任务报文在所述报文队列中的时长达到所述延迟时长时,从所述报文队列中获取所述任务报文,并根据所述任务报文实现目标任务。
可选的,所述报文队列中的任务报文有多个,且多个任务报文为至少一发送端发送的,所述在所述任务报文在所述报文队列中的时长达到所述延迟时长时,从所述报文队列中获取所述任务报文,包括:
针对任一任务报文,每隔预设时长判断所述报文队列中的首个任务报文是否达到延迟时长;
若所述报文队列中的首个任务报文达到延迟时长,则从所述报文队列中获取首个任务报文。
可选的,所述根据所述任务报文实现目标任务,包括:
若所述任务报文满足预设衰减条件,则根据所述任务报文实现目标任务。
可选的,所述若所述任务报文满足预设衰减条件,则根据所述任务报文实现目标任务,包括:
获取所述目标接收信道的信道信息;
通过评估模型对所述信道信息进行识别,得到所述目标接收信道对应的误比特率,并根据所述误比特率确定误码率;
生成一随机数,若所述随机数大于所述误码率,则根据所述任务报文实现目标任务。
第三方面,本申请实施例提供一种低轨卫星链路仿真装置,应用于发送端,包括:
第一接收模块,用于在得到任务报文后,根据所述发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,所述发送端的类型为低轨卫星和/或所述接收端的类型为低轨卫星;
第一处理模块,用于通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端根据所述任务报文实现目标任务。
第四方面,本申请实施例提供一种低轨卫星链路仿真装置,应用于接收端,包括:
第二接收模块,用于接收发送端通过目标接收信道发送的任务报文,其中,所述目标接收信道为所述发送端根据自身类型确定的;
第二处理模块,用于根据所述任务报文实现目标任务。
第五方面,本申请实施例提供一种电子设备,包括:处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器;
所述存储器存储计算机执行指令;
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,以实现如上第一方面以及第二方面各种可能的涉及所述的低轨卫星链路仿真方法。
第六方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,当处理器执行所述计算机执行指令时,以实现如上第一方面以及第二方面各种可能的涉及所述的低轨卫星链路仿真方法。
第七方面,本申请实施例提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,以实现如上第一方面以及第二方面各种可能的涉及所述的低轨卫星链路仿真方法。
本申请实施例提供了一种低轨卫星链路仿真方法、装置及电子设备,采用上述方案后,在发送端得到任务报文后,可以根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,发送端的类型可以为低轨卫星,或者接收端的类型为地轨卫星,然后可以通过目标接收信道将任务报文发送至接收端,以使接收端根据任务报文实现目标任务,通过先根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,再根据目标接收信道发送报文的方式进行仿真,符合低轨卫星位置不断变化的特性,可以应用于网络拓扑处于动态变化的低轨卫星链路的仿真,为低轨卫星通信协议的研发提供了可靠基础。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例还能够包括除了图示或描述的那些实例以外的其他顺序实例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先对本申请所涉及的名词进行解释:
低轨卫星:指距离地面高度较低的卫星,一般为高度在2000公里以下的近圆形轨道中的卫星,可以应用于目标探测、手机通讯、导航定位等领域。
网络仿真:通过构造仿真系统来全部或者部分的模拟网络,从而使得仿真系统内部的虚拟网络和外界真实网络能够相互作用。
终端设备:也可以称为卫星终端,在卫星通信系统中,用户可以通过卫星终端接入卫星通信网络中进行通信。
地面站:指卫星网络与地面网络的接口,可以向卫星发射信号,也可以接收来自卫星的信号。
下面对本申请的应用场景及发明构思进行解释说明。
低轨卫星通信由于其广泛的应用前景,日益受到各方的关注,低轨卫星终端通信协议是低轨卫星通信的核心,但低轨卫星通信协议的研发依赖于完整的卫星互联链路,而目前低轨卫星尚处于起步阶段,基础设施尚不成熟,在轨卫星与地面设施均无法满足通信协议设计的基本需要。在此背景下,低轨卫星全链路仿真成为了通信协议研发的关键所在,而与高轨卫星相比,低轨卫星的位置是不断变化的,导致与低轨卫星相关的网络拓扑也一直处于动态变化中。然而,现有的仿真平台仅可以针对位置固定的高轨卫星,即仅支持静态配置的卫星信道,而低轨卫星为实时运动的,因此,现有的仿真平台无法应用于低轨卫星链路的仿真。
基于上述技术问题,本申请通过先根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,再通过目标接收信道发送报文的方式进行仿真,符合低轨卫星位置不断变化的特性,可以应用于网络拓扑处于动态变化的低轨卫星链路的仿真,为低轨卫星通信协议的研发提供了可靠基础。
图1为本申请实施例提供的低轨卫星链路仿真方法的应用系统的架构示意图,如图1所示,在该实施例中,可以包括仿真控制器、至少一服务器以及部署于服务器中的仿真管理器,仿真控制器可以获取实验描述文件,然后根据该实验描述文件将仿真的对象(例如,地面站、地轨卫星、终端设备等)分配到不同的服务器。位于服务器中的仿真管理器可以基于仿真控制器的分配结果,在本地为分配的仿真对象创建容器、虚拟以太网链路等,并在各个容器内启动各自的仿真进程。其中,容器内启动的仿真进程可以为低轨卫星网络的动态拓扑仿真和/或动态无线信道仿真。对应的,在进行低轨卫星网络的动态拓扑仿真和/或动态无线信道仿真时,可以涉及到接收端、发送端,以及接收端与发送端之间的报文传输。接收端在接收到发送端发送的报文之后,也可以作为发送端将报文转发至其他接收端。其中,接收端的类型可以为低轨卫星,或者发送端的类型可以为低轨卫星。
此外,实验描述文件可以为描述需要仿真的地面站、低轨卫星、终端设备的位置、轨道信息及信道配置信息等信息的文件,可以采用预设的语法格式进行编写,然后将编写完成的实验描述文件存储于数据库中。后续仿真控制器可以从数据库中获取该实验描述文件,也可以直接将该实验描述文件发送至仿真控制器。
另外,在仿真控制器根据实验描述文件将仿真的对象(例如,地面站、地轨卫星、终端设备等)分配到不同的服务器时,以尽可能分配到同一服务器为主原则,可以根据每个地面站、低轨卫星以及终端设备所需要的资源,以及服务器可提供的资源进行分配。
此外,仿真控制器还提供了与用户交互的API(Application Program Interface,应用程序接口),通过该API可以实现信道的动态配置、消息传输以及仿真链路中各设备的状态获取等功能。例如,可以通过API对信道进行配置,进而实现将连接低轨卫星A的终端设备更改为连接低轨卫星B,还可以进行高低轨融合。或者可以查看低轨卫星A有几个信道,每个信道与哪些设备连接,还可以查看低轨卫星A接收的数据包的数量、发送的数据包的数量等,便于运维人员了解仿真链路中各设备的运行情况,提高了仿真链路的稳定性与可靠性。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图2为本申请实施例提供的低轨卫星链路仿真方法的流程示意图,本实施例的方法可以由发送端执行。如图2所示,本实施例的方法,可以包括:
S201:在得到任务报文后,根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,发送端的类型为低轨卫星和/或接收端的类型为低轨卫星。
在本实施例中,在服务器为分配的仿真对象创建容器、虚拟以太网链路等,并在各个容器内启动各自的仿真进程之后,可以根据预先配置的实验描述文件在服务器中进行低轨卫星链路的仿真。在实现相关任务时,任务报文在各设备中的传输顺序可以为:从终端设备到低轨卫星,从低轨卫星到地面站,再从地面站到外部网络,还可以从外部网络反向传输到地面站、低轨卫星,最终至终端设备。此外,低轨卫星在接收到任务报文之后,还可以将任务报文传输至其他低轨卫星,再由其他低轨卫星将任务报文发送至地面站。其中,其他低轨卫星可以为一个或多个低轨卫星。对应的,发送端可以为终端设备、低轨卫星或者地面站中的任意一种,接收端也可以终端设备、低轨卫星或者地面站中的任意一种,且接收端在接收到发送端发送的任务报文之后,可以作为发送端将任务报文发送至其他接收端。发送端也可以作为接收端接收其他设备发送的任务报文。
进一步的,在发送端得到任务报文后,可以根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道。其中,发送端得到的任务报文可以为其他发送端发送过来的任务报文,也可以为发送端自身生成的任务报文(例如,根据用户触控操作生成的任务报文或每隔预设时长自动生成的任务报文)。此外,由于低轨卫星为实时运动的,其位置是变化的,因此,可以根据发送端的类型先确定接收端的目标接收信道,然后根据确定的目标接收信道传输任务报文,而不再限制于固定设置的目标接收信道,进而实现了低轨卫星链路的仿真。
S202:通过目标接收信道将任务报文发送至接收端,以使接收端根据任务报文实现目标任务。
在本实施例中,在确定目标接收信道之后,可以通过目标接收信道将任务报文发送至接收端,接收端在接收到任务报文之后,若接收端为地面站或终端设备,则可以直接根据任务报文实现目标任务。
此外,由于低轨卫星覆盖范围较小,需要包含多颗低轨卫星来实现通信,即存在发送端与接收端均为低轨卫星的场景,因此也需要对低轨卫星之间的通信机制进行仿真。在发送端与接收端均为低轨卫星时,接收端可以继续转发任务报文至其他低轨卫星,直至将任务报文转发至地面站或终端设备,也可以直接将任务报文转发至地面站或终端设备,进而使得地面站或终端设备根据任务报文实现目标任务。其中,根据任务报文来实现目标任务可以采用现有的方式实现,在此不再详细进行论述。
示例性的,目标任务为将终端设备中的图片发送至外部网络,发送端可以为终端设备,接收端为低轨卫星,发送端可以将包含图片的任务报文发送至低轨卫星,低轨卫星在接收到任务报文之后,可以作为新的发送端将任务报文发送至地面站,地面站可以将任务报文发送至外部网络,外部网络在接收到任务报文之后,可以从任务报文中提取图片,进而实现目标任务。
采用上述方案后,在发送端得到任务报文后,可以根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,发送端的类型可以为低轨卫星,或者接收端的类型为地轨卫星,然后可以通过目标接收信道将任务报文发送至接收端,以使接收端根据任务报文实现目标任务,通过先根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,再通过目标接收信道发送报文的方式进行仿真,符合低轨卫星位置不断变化的特性,可以应用于网络拓扑一直处于动态变化的低轨卫星链路的仿真,为低轨卫星通信协议的研发提供了可靠基础。
基于图2的方法,本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方案,下面进行说明。
在另一实施例中,所述根据所述发送端的类型确定接收端的目标接收信道,具体可以包括:
若发送端的类型为低轨卫星,则根据星间路由规则确定接收端的类型。
若确定所述接收端的类型为低轨卫星,则根据星间路由规则确定目标接收信道。
或者,若确定所述接收端的类型为地面站或终端设备,则根据预先为低轨卫星配置的组播通道确定目标接收信道。
或者,若所述发送端的类型为地面站或终端设备,则根据预配的发送信道与接收信道的对应关系,确定目标接收信道。
在本实施例中,在传输任务报文时,可以涉及到不同类型的设备之间的传输,且在传输信道中涉及到了低轨卫星,由于低轨卫星的位置实时变化的特性,传统的应用于高轨卫星的固定接收信道的方式已无法适用于低轨卫星链路的仿真,因此,可以根据低轨卫星的特性采用新的动态拓扑仿真方式来进行仿真。总的来说,动态拓扑仿真方式可以为:分别为每个卫星、终端设备以及地面站分配不同的IP地址,使得各设备在仿真系统中互相可达,在卫星通信过程中,可以通过实时移动性分析、相对位置计算、信道匹配验证等来确定目标接收信道,以及决定报文是否被目标接收信道进一步处理等。
具体的,可以根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,若发送端的类型为低轨卫星,则可以先根据低轨卫星中运行的星间路由规则确定接收端的类型,然后可以根据接收端的类型确定接收端的目标接收信道(可以为接收端的地址以及波束等)。其中,接收端的类型可以为低轨卫星,也可以为地面站或终端设备。
可选的,若确定接收端的类型也为低轨卫星,则可以进一步通过星间路由规则确定目标接收信道。若确定接收端的类型为地面站或终端设备,由于低轨卫星的波束会覆盖多个地面站或终端设备,因此,可以将每个低轨卫星的发送信道配置为广播信道,例如,可以将每个低轨卫星的发送信道配置为UDP Multicast Socket信道。示例性的,低轨卫星A的发送信道1的多播地址为224.137.1.1,所有接收到报文的地面站或终端设备,若需要接入该低轨卫星,则可以加入该低轨卫星A的多播组,后续可以直接接收低轨卫星A的任务报文。其中,星间路由规则可以采用现有的规则,在此不再详细进行论述。
可选的,若确定发送端的类型为地面站或终端设备,则根据报文传输规则可以确定接收端为低轨卫星,地面发送信道(即终端设备的发送信道或地面站的发送信道)的接收信道(即目标卫星地址及波束)可以自行配置。其中,在配置地面发送信道的接收信道时,可以在低轨卫星链路仿真前进行配置,即在确定实验描述文件时,将地面发送信道的接收信道的配置信息写入实验描述文件中。还可以根据实际场景,实时对地面发送信道的接收信道进行配置,例如,可以根据发送端与低轨卫星的距离,将接收信道由低轨卫星A的信道更改为低轨卫星B的信道。
综上,通过根据低轨卫星移动性的特性来确定接收端接收信道,可以支持低轨卫星移动性导致的动态拓扑、动态信道配置等,解决了传统的卫星通信仿真平台只能仿真单个高轨卫星通信的问题,即现有的卫星通信仿真平台只能仿真固定拓扑的高轨卫星信道的问题。
此外,在另一实施例中,所述通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,具体可以包括:
若所述发送端与所述接收端的参数满足预设发送条件,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述参数包括类型、位置以及模式中的至少一种。
在本实施例中,在发送端确定接收端的目标接收信道之后,由于发送端的位置、接收端的位置、模式和类型等因素的影响,可能造成任务报文无法发送到接收端的情况,因此,可以预先判断发送端的任务报文能否发送到接收端,在确定发送端的任务报文能发送至接收端之后,再将任务报文通过目标接收信道发送至接收端,若确定发送端的任务报文无法发送至接收端,则可以直接丢弃任务报文。
综上,使得低轨卫星的通信链路仿真更加贴合实际场景,进而提高了低轨卫星通信链路仿真的真实性与准确性。
进一步的,所述若所述发送端与所述接收端的参数满足预设发送条件,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述参数包括类型、位置以及模式中的至少一种,具体可以包括:
若所述发送端的类型与所述接收端的类型均为低轨卫星,且第一距离不小于预设距离阈值,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第一距离为所述发送端或所述接收端所围绕球体的中心到目标连线的距离,所述目标连接为所述接收端与所述发送端的连线。
或者,若所述发送端的类型为地面站或终端设备,所述接收端的类型为低轨卫星,且所述低轨卫星为凝视模式,在所述发送端与所述接收端满足第一预设条件时,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第一预设条件为所述低轨卫星与所述发送端的高度角在第一地面视场内,所述发送端与第一凝视点相对于所述低轨卫星的夹角在第一卫星视场内,所述低轨卫星相对于第一凝视点的高度角小于第一预设阈值。
或者,若所述发送端为地面站或终端设备,所述接收端为低轨卫星,且所述低轨卫星为扫描模式,在所述发送端与所述接收端满足第二预设条件时,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第二预设条件为所述低轨卫星相对于地面的高度角在第二地面视场内,且所述低轨卫星相对于地面的高度角在第二卫星视场内。
或者,若所述发送端的类型为低轨卫星,所述接收端的类型为地面站或终端设备,则在接收到所述接收端发送的发送提示之后,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述发送提示为所述接收端在确定所述目标接收信道满足第三预设条件时生成的,所述第三预设条件为若所述低轨卫星为凝视模式,则所述低轨卫星与所述接收端的高度角在第三地面视场内,所述接收端与第二凝视点相对于所述低轨卫星的夹角在第三卫星视场内,所述低轨卫星相对于第二凝视点的高度角小于第二预设阈值,或者若所述低轨卫星为扫描模式,所述低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四地面视场内,且所述低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四卫星视场内。
具体的,发送端的位置、接收端的位置以及发送端或接收端的模式等因素,都可能影响到任务报文的传输,因此,可以针对不同情况,分别确定任务报文是否可以发送到接收端。
可选的,对于星间链路,即对于发送端的类型与接收端的类型均为低轨卫星的链路,只要接收端相对于发送端是可见的,则发送端始终可以通过调整天线的方式来对准接收信道。在确定接收端相对于发送端是否可见时,可以通过计算发送端和接收端是否被球体遮挡的方式来决定可见性。 对应的,可以通过判断第一距离与预设距离阈值的关系来决定可见性,其中,第一距离为发送端或接收端所围绕球体的中心到目标连线的距离,目标连接为接收端与发送端的连线。若第一距离大于或等于预设距离阈值,则确定发送端与接收端为可见的,则可以通过目标接收信道将任务报文发送至接收端。若第一距离小于预设距离阈值,则确定发送端与接收端为不可见的,则可以丢弃该任务报文。另外,预设距离阈值可以为所围绕球体的半径。
示例图的,图3为本申请实施例提供的发送端与接收端可见性的应用场景示意图,如图3所示,在该实施例中,发送端与接收端所围绕球体为地球,低轨卫星A与低轨卫星B的之间的连线为目标连线a,地球的球心到目标连线a的距离为垂直线b的长度,由于垂直线b的长度大于地球的半径r,因此,低轨卫星A与低轨卫星B为可见的,即可以在低轨卫星A与低轨卫星B之间发送任务报文。
可选的,对于星地链路中地面到低轨卫星的传输方式,即发送端的类型为地面站或终端设备,接收端的类型为低轨卫星,可以根据低轨卫星的模式来确定任务报文是否可以发送到接收端。低轨卫星的模式一般可以分为两种,分别为凝视模式和扫描模式。对于凝视模式,指的是低轨卫星波束的中心始终对准地面上的特定位置(即第一凝视点),低轨卫星和地面波束均有一定范围的视场,因此,当低轨卫星相对凝视点的高度角超过第一预设阈值,低轨卫星则不再发送和接收报文。对应的,对于凝视模式的低轨卫星,能接收报文的条件可以为:低轨卫星与发送端的高度角在第一地面视场内,发送端与第一凝视点相对于低轨卫星的夹角在第一卫星视场内,低轨卫星相对于第一凝视点的高度角小于预设阈值。其中,第一预设阈值可以为14-16度中的任意值。对于扫描模式,指的是低轨卫星波束始终垂直于所围绕球体(可以为地球)表面,低轨卫星和地面波束均有一定范围的视场。对应的,对于扫描模式的低轨卫星,能接收报文的条件可以为:低轨卫星相对于地面发送端的高度角在第二地面视场内,且低轨卫星相对于地面发送端的高度角在第二卫星视场内。其中,第一地面视场、第一卫星视场、第二地面视场以及第二卫星视场可以根据发送端或接收端的自身属性确定,在此不再详细进行限定。
可选的,对于星地链路中低轨卫星到地面的传输方式,即发送端的类型为低轨卫星,接收端的类型为地面站或终端设备,由于一个低轨卫星可以覆盖多个地面站或终端设备,因此,可以将判断过程设置在接收端,即可以在地面站或终端设备中判断是否可以接收到任务报文。若确定无法接收任务报文,则可以在仿真过程中,直接丢弃该任务报文;若确定可以接收到任务报文,则可以将任务报文由低轨卫星发送至地面站或终端设备。其中,接收端在确定任务报文是否可以送达时,也可以根据发送端低轨卫星的模式来确定,若低轨卫星为凝视模式,则低轨卫星与接收端的高度角在第三地面视场内,接收端与第二凝视点相对于低轨卫星的夹角在第三卫星视场内,低轨卫星相对于第二凝视点的高度角小于第二预设阈值。若低轨卫星为扫描模式,则低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四地面视场内,且低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四卫星视场内。其中,第二预设阈值可以为14-16度中的任意值。且在凝视模式时,作为发送端的低轨卫星波束的中心始终对准地面上的位置处(即第二凝视点)。
综上,通过对于设备类型、设备位置以及设备模式等因素的考虑,来确定任务报文能否发送至接收端,并在确定任务报文能发送至接收端之后,才将任务报文发送至接收端,进而使得仿真得到的低轨卫星链路更加符合实际应用场景,提高了低轨卫星仿真的准确性与真实性,进而为后续低轨卫星通信的研发提供了可靠的基础。
在另一实施例中,所述通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端根据所述任务报文实现目标任务,包括:
将信道配置信息添加至所述任务报文中。
将添加信道配置信息的任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端在确定所述任务报文中的信道配置信息与本地信道配置信息相匹配时,根据所述任务报文实现目标任务。
在本实施例中,为了能够验证发送信道和接收信道配置的一致性,发送端在接收到任务报文之后,可以将自身的信道配置信息添加至任务报文中,然后可以将添加信道配置信息的任务报文发送至接收端。接收端在接收到任务报文之后,可以根据任务报文中发送端的信道配置信息与本地存储的接收端的信道配置信息进行匹配,若能匹配成功,则表明发送端与接收端相对应,则可以根据任务报文实现目标任务。若不能匹配成功,则表明发送端与接收端不对应,则可能存在报文传输错误的情况,因此,可以直接丢弃任务报文。
进一步的,信道配置信息可以为信号载波频率,即可以判断发送端的信号载波频率与接收端的信号载波频率是否一致,若一致,则可以确定发送端与接收端相对应,若不一致,则可以确定发送端与接收端不对应。
综上,通过在接收到任务报文之后,先确定发送端与接收端是否相匹配,并在确定匹配之后,再执行相关任务的方式,减少了由于报文误发送而造成的接收端执行其他终端对应的任务的情况,提高了接收端处理任务的效率。
图4为本申请另一实施例提供的低轨卫星链路仿真方法的流程示意图,本实施例的方法可以由接收端执行。如图4所示,本实施例的方法,可以包括:
S401:接收发送端通过目标接收信道发送的任务报文,其中,目标接收信道为发送端根据自身类型确定的。
在本实施例中,发送端在得到任务报文之后,可以根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,然后可以通过目标接收信道将任务报文发送至接收端。其中,发送端可以为终端设备、低轨卫星或者地面站中的任意一种,接收端也可以终端设备、低轨卫星或者地面站中的任意一种,且接收端在接收到发送端发送的任务报文之后,可以作为发送端将任务报文发送至其他接收端。发送端也可以作为接收端接收其他设备发送的任务报文。
S402:根据任务报文实现目标任务。
在本实施例中,接收端在接收到任务报文之后,若接收端为终端设备或地面站,则可以直接根据任务报文实现目标任务。若接收端为低轨卫星,则可以将接收端作为新的发送端,并确定新的目标接收信道,然后可以根据新的目标接收信道将任务报文发送至新的目标接收信道对应的接收端,直至发送至终端设备或地面站,使得终端设备或地面站可以根据任务报文实现目标任务。其中,根据任务报文来实现目标任务可以采用现有的方式实现,在此不再详细进行论述。
采用上述方案后,在发送端得到任务报文后,可以根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,发送端的类型可以为低轨卫星,或者接收端的类型为地轨卫星,然后可以通过目标接收信道将任务报文发送至接收端,以使接收端根据任务报文实现目标任务,通过先根据发送端的类型确定接收端的目标接收信道,再通过目标接收信道发送报文的方式进行仿真,符合低轨卫星位置不断变化的特性,可以应用于网络拓扑一直处于动态变化的低轨卫星链路的仿真,为低轨卫星通信协议的研发提供了可靠基础。
基于图4的方法,本说明书实施例还提供了该方法的一些具体实施方案,下面进行说明。
在另一实施例中,所述任务报文中包含延迟时长,则所述根据所述任务报文实现目标任务,具体可以包括:
将所述任务报文存储至报文队列中。
在所述任务报文在所述报文队列中的时长达到所述延迟时长时,从所述报文队列中获取所述任务报文,并根据所述任务报文实现目标任务。
在本实施例中,在无线信道仿真,为了更加符合实际应用,可以对链路延迟进行仿真。对应的,可以在每个任务报文中设置延迟时长,在接收端接收到任务报文之后,可以将接收到的任务报文存储至任务队列中。然后可以在任务报文在任务队列中的时长(例如,可以通过将出队时间和入队时间做差处理得到)达到延迟时长时,从报文队列中获取任务报文,并根据任务报文实现目标任务。
进一步的,所述报文队列中的任务报文有多个,且多个任务报文为至少一发送端发送的,所述在所述任务报文在所述报文队列中的时长达到所述延迟时长时,从所述报文队列中获取所述任务报文,具体可以包括:
针对任一任务报文,每隔预设时长判断所述报文队列中的首个任务报文是否达到延迟时长。
若所述报文队列中的首个任务报文达到延迟时长,则从所述报文队列中获取首个任务报文。
具体的,报文队列中的任务报文可以有多个,且任务报文的发送端可以有一个或多个,即任务报文可以为同一个发送端发送的,也可以为不同发送端发送的。为了便于管理任务报文,可以将获取的不同发送端发送的任务报文按入队时间存储于同一报文队列中。在获取任务报文时,可以每隔预设时长判断报文队列中的首个任务报文是否达到延迟时长,若报文队列中的首个任务报文达到延迟时长,则从报文队列中获取首个任务报文。若报文队列中的首个任务报文未达到延迟时长,则可以在预设时长之后,重新判断报文队列中的首个任务报文是否达到延迟时长。其中,任务队列可以为先进先出队列,延迟时长可以根据实际应用场景自定义进行设置,在此不再进行限制。预设时长也可以根据实际应用场景自定义进行设置,示例性的,可以为1ms。
综上,通过将不同发送端发送的任务报文存储至同一任务队列中,然后每隔预设时长判断任务队列中首个任务报文是否达到延迟时长的方式,既减少了判断次数,提高了处理效率,同时也避免了将不同发送端对应的任务报文存储于不同任务队列时,在获取任务报文容易造成乱序的情况,提高了任务报文获取的准确性与稳定性。
在另一实施例中,所述根据所述任务报文实现目标任务,具体可以包括:
若所述任务报文满足预设衰减条件,则根据所述任务报文实现目标任务。
在本实施例中,任务报文在实际传输过程中,可能会涉及到报文的衰减,在进行低轨卫星链路仿真时,为了使得仿真结果更加贴合实际情况,因此,也可以对衰减特性进行仿真。对应的,可以在任务报文满足预设衰减条件时,再根据任务报文实现目标任务。
进一步的,所述若所述任务报文满足预设衰减条件,则根据所述任务报文实现目标任务,具体可以包括:
获取所述目标接收信道的信道信息。
通过评估模型对所述信道信息进行识别,得到所述目标接收信道对应的误比特率,并根据所述误比特率确定误码率。
生成一随机数,若所述随机数大于所述误码率,则根据所述任务报文实现目标任务。
具体的,在仿真衰减特性时,可以预先训练一评估模型,通过该评估模型可以确定信道的误比特率。然后可以获取目标接收信道的信道信息,再通过评估模型对信道信息进行识别,得到目标接收信道对应的误比特率。其中,目标接收信道的信道信息可以包括信噪比、多普勒频移、衰减信道、调制以及编码条件等。
此外,在得到误比特率之后,可以根据误比特率确定误码率。对应的,可以通过表
达式:
确定误码率,其中,Ber表示误比特率,Per表示误码率,n表
示信号比特数。在得到误码率之后,可以生成一随机数,然后将随机数与误码率进行比较,
若随机数大于误码率,则根据任务报文实现目标任务。若随机数小于或等于误码率,则丢弃
该任务报文。示例性的,误码率可以为4,然后可以生成1-100之间的随机数,若生成的数小
于4,则丢弃任务报文,若大于4,则根据任务报文实现目标任务。
综上,通过结合误码率以及随机数的方式来仿真报文的衰减特性,提高了报文仿真的真实性,进而保证了仿真效果。
基于同样的思路,本说明书实施例还提供了上述方法对应的装置,图5为本申请实施例提供的低轨卫星链路仿真装置的结构示意图,应用于发送端,如图5所示,本实施例提供的装置,可以包括:
第一接收模块501,用于在得到任务报文后,根据所述发送端的类型确定接收端的目标接收信道,其中,所述发送端的类型为低轨卫星和/或所述接收端的类型为低轨卫星。
第一处理模块502,用于通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端根据所述任务报文实现目标任务。
在另一实施例中,所述第一接收模块501,还用于:
若发送端的类型为低轨卫星,则根据星间路由规则确定接收端的类型。
若确定所述接收端的类型为低轨卫星,则根据星间路由规则确定目标接收信道。
或者,若确定所述接收端的类型为地面站或终端设备,则根据预先为低轨卫星配置的组播通道确定目标接收信道。
或者,若所述发送端的类型为地面站或终端设备,则根据预配的发送信道与接收信道的对应关系,确定目标接收信道。
此外,所述第一处理模块502,还用于:
若所述发送端与所述接收端的参数满足预设发送条件,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述参数包括类型、位置以及模式中的至少一种。
进一步的,所述第一处理模块502,还用于:
若所述发送端的类型与所述接收端的类型均为低轨卫星,且第一距离不小于预设距离阈值,则通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第一距离为所述发送端或所述接收端所围绕球体的中心到目标连线的距离,所述目标连接为所述接收端与所述发送端的连线。
或者,若所述发送端的类型为地面站或终端设备,所述接收端的类型为低轨卫星,且所述低轨卫星为凝视模式,在所述发送端与所述接收端满足第一预设条件时,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第一预设条件为所述低轨卫星与所述发送端的高度角在第一地面视场内,所述发送端与第一凝视点相对于所述低轨卫星的夹角在第一卫星视场内,所述低轨卫星相对于第一凝视点的高度角小于第一预设阈值。
或者,若所述发送端为地面站或终端设备,所述接收端为低轨卫星,且所述低轨卫星为扫描模式,在所述发送端与所述接收端满足第二预设条件时,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,其中,所述第二预设条件为所述低轨卫星相对于地面发送端的高度角在第二地面视场内,且所述低轨卫星相对于地面发送端的高度角在第二卫星视场内。
或者,若所述发送端的类型为低轨卫星,所述接收端的类型为地面站或终端设备,则在接收到所述接收端发送的发送提示之后,通过所述目标接收信道将所述任务报文发送至所述接收端,
其中,所述发送提示为所述接收端在确定所述目标接收信道满足第三预设条件时生成的,所述第三预设条件为若所述低轨卫星为凝视模式,则所述低轨卫星与所述接收端的高度角在第三地面视场内,所述接收端与第二凝视点相对于所述低轨卫星的夹角在第三卫星视场内,所述低轨卫星相对于第二凝视点的高度角小于第二预设阈值,或者若所述低轨卫星为扫描模式,所述低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四地面视场内,且所述低轨卫星相对于地面接收端的高度角在第四卫星视场内。
此外,在另一实施例中,所述第一处理模块502,还用于:
将信道配置信息添加至所述任务报文中。
将添加信道配置信息的任务报文发送至所述接收端,以使所述接收端在确定所述任务报文中的信道配置信息与本地信道配置信息相匹配时,根据所述任务报文实现目标任务。
基于同样的思路,本说明书实施例还提供了上述方法对应的装置,图6为本申请另一实施例提供的低轨卫星链路仿真装置的结构示意图,应用于接收端,如图6所示,本实施例提供的装置,可以包括:
第二接收模块601,用于接收发送端通过目标接收信道发送的任务报文,其中,所述目标接收信道为所述发送端根据自身类型确定的。
第二处理模块602,用于根据所述任务报文实现目标任务。
在另一实施例中,第二处理模块602,还用于:
将所述任务报文存储至报文队列中。
在所述任务报文在所述报文队列中的时长达到所述延迟时长时,从所述报文队列中获取所述任务报文,并根据所述任务报文实现目标任务。
进一步的,所述报文队列中的任务报文有多个,且多个任务报文为至少一发送端发送的,第二处理模块602,还用于:
针对任一任务报文,每隔预设时长判断所述报文队列中的首个任务报文是否达到延迟时长。
若所述报文队列中的首个任务报文达到延迟时长,则从所述报文队列中获取首个任务报文。
在另一实施例中,第二处理模块602,还用于:
若所述任务报文满足预设衰减条件,则根据所述任务报文实现目标任务。
进一步的,第二处理模块602,还用于:
获取所述目标接收信道的信道信息。
通过评估模型对所述信道信息进行识别,得到所述目标接收信道对应的误比特率,并根据所述误比特率确定误码率。
生成一随机数,若所述随机数大于所述误码率,则根据所述任务报文实现目标任务。
本申请实施例提供的装置,可以实现上述如图2所示的实施例的方法,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
图7为本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图,如图7所示,本实施例提供的设备700包括:处理器701,以及与所述处理器通信连接的存储器。其中,处理器701、存储器702通过总线703连接。
在具体实现过程中,处理器701执行所述存储器702存储的计算机执行指令,使得处理器701执行上述方法实施例中的方法。
处理器701的具体实现过程可参见上述方法实施例,其实现原理和技术效果类似,本实施例此处不再赘述。
在上述的图7所示的实施例中,应理解,处理器可以是中央处理单元(英文:Central Processing Unit,简称:CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文:Digital Signal Processor,简称:DSP)、专用集成电路(英文:Application SpecificIntegrated Circuit,简称:ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器,也可能还包括非易失性存储NVM,例如至少一个磁盘存储器。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture,ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component Interconnect,PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture,EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例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中存储有计算机执行指令,当处理器执行所述计算机执行指令时,实现上述方法实施例的低轨卫星链路仿真方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如上所述的低轨卫星链路仿真方法。
上述的计算机可读存储介质,上述可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,如静态随机存取存储器(SRAM),电可擦除可编程只读存储器(EEPROM),可擦除可编程只读存储器(EPROM),可编程只读存储器(PROM),只读存储器(ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的可读存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息,且可向该可读存储介质写入信息。当然,可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits,简称:ASIC)中。当然,处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于设备中。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。