CN114978283B - 一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法及装置，该方法包括：获取M个传输层节点和N个感知层节点卫星星历数据；利用星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算卫星星历数据，得到卫星数据信息集合；在可见约束条件下，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系；拟合传输层卫星对感知层卫星可见关系、感知层卫星对传输层卫星可见关系，计算星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。本发明通过计算星间波束资源相互可见关系信息，解决了传输层卫星(高轨卫星)与感知层卫星(低轨卫星)之间任意T周期之间的信息传输路径选择问题，提高了路径选择效率。

Description

一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星通信网技术领域，尤其涉及一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法及装置。

背景技术

混合轨道卫星通信系统由包含多颗LEO卫星的“全球星系统”和多颗GEO卫星系统构成，LEO无星间链路，而GEO有星间链路。每颗LEO卫星与其波束范围的GEO卫星和地面信关站建立连接，GEO卫星与其波束覆盖范围内的LEO卫星具有星间链路但不直接与地面信关站建立连接。

每颗LEO和GEO卫星均为网络交换节点，GEO卫星向另一颗GEO卫星、LEO卫星提供连接和信息交换，LEO为其覆盖范围内的用户传递信息。位于不同LEO卫星覆盖区内的用户间通信，通过LEO卫星与GEO卫星，GEO卫星与GEO卫星之间的星间链路进行。这需要计算出GEO与LEO在某个时刻波束资源相互可见，才能保证GEO与LEO数据交互及时畅通。

现有大多数卫星应用选取卫星通信传输路径，需要先实时计算，获取各个卫星位置，再计算高低轨相互资源可见关系，耗费时间，影响性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法，通过提前获取GEO传输层卫星与LEO感知层卫星的星历数据，根据各个时刻的经纬度坐标，利用该方法计算GEO传输层卫星与LEO感知层卫星在各个时刻的波束资源的可见关系，为GEO传输层卫星与LEO感知层卫星之间的传输路径提供支持，提高程序处理效率，降低选取卫星通信传输路径时间复杂度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法，所述方法包括：

S1，获取卫星星历数据；所述卫星星历数据包括M个传输层节点卫星星历数据，N个感知层节点卫星星历数据；

S2，利用预设的星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算所述卫星星历数据，得到卫星数据信息集合，所述卫星数据信息集合包括传输层节点卫星数据信息集合，感知层节点卫星数据信息集合；

S3，在可见约束条件下，利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息；

S4，在可见约束条件下，利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息；

S5，拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述传输层节点卫星数据信息集合，包括所述传输层卫星的经度、纬度，高度，波束夹角；

所述感知层节点卫星数据信息集合，包括所述感知层卫星的经度、纬度，高度、波束夹角。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息，步骤包括：

S301，获取任一T秒周期内，所述传输层卫星i的经度lon、纬度lat、高度H和波束夹角α；所述感知层卫星j的经度lon1、纬度lat1和高度h；

S302，利用第一星间波束资源可见计算模型，计算得到所述传输层卫星i和所述感知层卫星j的距离L₁；

所述第一星间波束资源可见计算模型为：

式中R为地球半径；

S303，利用余弦定理：

式中，

a＝R+h，b＝R+H，得到所述感知层卫星j所在球面大圆对应的角c；

S304，利用弧长公式：

d₁＝n×π×r/180

式中，r＝R+h，n＝∠c，得到所述感知层卫星j所在球面大圆对应的角c的弧长d₁；

S305，比较L₁和d₁，得到所述传输层卫星i对所述感知层卫星j的可见关系，方法包括：

L₁≤d₁，所述感知层卫星j被所述传输层卫星i可见，L₁＞d₁，所述感知层卫星j被所述传输层卫星i不可见；

S306，以T秒为周期，重复步骤S301，S302，S303，S304，S305，得到所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系；

24小时内，获得所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系，构成第一可见关系信息。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息，步骤包括：

S401，获取任一T秒周期内，所述传输层卫星i的经度lon、纬度lat、高度H；所述感知层卫星j的经度lon1、纬度lat1、高度h和波束夹角β；

S402，利用第二星间波束资源可见计算模型，得到所述感知层卫星j和所述传输层卫星i的距离L₂；

所述第二星间波束资源可见计算模型为：

式中R为地球半径；

S403，利用余弦定理：

式中，

a＝R+H，b＝R+h，得到所述传输层卫星i所在球面大圆对应的角c；

S404，利用弧长公式：

d₂＝n×π×r/180

式中，r＝R+H，n＝∠c，得到所述传输层卫星i所在球面大圆对应的角c的弧长d₂；

S405，比较L₂和d₂，得到所述感知层卫星j对所述传输层卫星i的可见关系，方法包括：

L₂≤d₂，所述传输层卫星i被所述感知层卫星j可见，L₂＞d₂，所述传输层卫星i被所述感知层卫星j不可见；

S406，以T秒为周期，重复步骤S401，S402，S403，S404，S405，得到所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系；

24小时内，获得所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系，构成第二可见关系信息。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述第一可见关系信息，包括：

24小时内，以T秒为周期，所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系，以字符串形式存储；所述字符串中，0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述第二可见关系信息，包括：

24小时内，以T秒为周期，所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系，以字符串形式存储；所述字符串中，0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，包括：

24小时内，所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的第一可见关系信息，与所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的第二可见关系信息，相同位进行与运算,得到星间波束资源相互可见关系。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述可见约束条件，包括：

T周期时刻，所述传输层卫星的波束夹角，高度，经度，纬度；

T周期时刻，所述感知层卫星的波束夹角，高度，经度，纬度。

本发明实施例第二方面公开了一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置，装置包括：

第一处理模块，用于获取卫星星历数据；所述卫星星历数据包括M个传输层节点卫星星历数据，N个感知层节点卫星星历数据；

第二处理模块，用于利用预设的星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算所述卫星星历数据，得到卫星数据信息集合，所述卫星数据信息集合包括传输层节点卫星数据信息集合，感知层节点卫星数据信息集合；

第三处理模块，用于在可见约束条件下，利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息；

第四处理模块，在可见约束条件下，利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息；

第五处理模块，用于拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述传输层节点卫星数据信息集合，包括所述传输层卫星的经度、纬度，高度，波束夹角；

所述感知层节点卫星数据信息集合，包括所述感知层卫星的经度、纬度，高度、波束夹角。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息，步骤包括：

S301，获取任一T秒周期内，所述传输层卫星i的经度lon、纬度lat、高度H和波束夹角α；所述感知层卫星j的经度lon1、纬度lat1和高度h；

S302，利用第一星间波束资源可见计算模型，计算得到所述传输层卫星i和所述感知层卫星j的距离L₁；

所述第一星间波束资源可见计算模型为：

式中R为地球半径；

S303，利用余弦定理：

式中，

a＝R+h，b＝R+H，得到所述感知层卫星j所在球面大圆对应的角c；

S304，利用弧长公式：

d₁＝n×π×r/180

式中，r＝R+h，n＝∠c，得到所述感知层卫星j所在球面大圆对应的角c的弧长d₁；

S305，比较L₁和d₁，得到所述传输层卫星i对所述感知层卫星j的可见关系，方法包括：

L₁≤d₁，所述感知层卫星j被所述传输层卫星i可见，L₁＞d₁，所述感知层卫星j被所述传输层卫星i不可见；

S306，以T秒为周期，重复步骤S301，S302，S303，S304，S305，得到所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系；

24小时内，获得所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系，构成第一可见关系信息。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息，步骤包括：

S401，获取任一T秒周期内，所述传输层卫星i的经度lon、纬度lat、高度H；所述感知层卫星j的经度lon1、纬度lat1、高度h和波束夹角β；

S402，利用第二星间波束资源可见计算模型，得到所述感知层卫星j和所述传输层卫星i的距离L₂；

所述第二星间波束资源可见计算模型为：

式中R为地球半径；

S403，利用余弦定理：

式中，

a＝R+H，b＝R+h，得到所述传输层卫星i所在球面大圆对应的角c；

S404，利用弧长公式：

d₂＝n×π×r/180

式中，r＝R+H，n＝∠c，得到所述传输层卫星i所在球面大圆对应的角c的弧长d₂；

S405，比较L₂和d₂，得到所述感知层卫星j对所述传输层卫星i的可见关系，方法包括：

L₂≤d₂，所述传输层卫星i被所述感知层卫星j可见，L₂＞d₂，所述传输层卫星i被所述感知层卫星j不可见；

S406，以T秒为周期，重复步骤S401，S402，S403，S404，S405，得到所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系；

24小时内，获得所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系，构成第二可见关系信息。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述第一可见关系信息，包括：

24小时内，以T秒为周期，所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系，以字符串形式存储；所述字符串中，0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述第二可见关系信息，包括：

24小时内，以T秒为周期，所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系，以字符串形式存储；所述字符串中，0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，包括：

24小时内，所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的第一可见关系信息，与所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的第二可见关系信息，相同位进行与运算,得到星间波束资源相互可见关系。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述可见约束条件，包括：

T周期时刻，所述传输层卫星的波束夹角，高度，经度，纬度；

T周期时刻，所述感知层卫星的波束夹角，高度，经度，纬度。

本发明第三方面公开了另一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置，所述装置包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的卫星星间波束资源相互可见的计算方法中的部分或全部步骤。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例中，根据卫星的信号传输受限于波束夹角，需要满足卫星之间相互资源可见才能交互的条件，根据已有输层节点卫星(高轨卫星)与N个感知层节点(低轨卫星)星历关系提前计算出星间可见关系，规划信息传输路径，解决了M个传输层节点卫星(高轨卫星)与N个感知层节点(低轨卫星)之间任意周T之间的信息传输路径选择问题，提高了路径选择效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法中GEO传输层卫星与LEO感知层卫星某个时刻波束资源可见关系计算示意图；

图3是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法中的LEO感知层卫星与GEO传输层卫星某个时刻波束资源可见关系计算示意图；

图4是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置示意图；

图5是本发明实施例公开的另一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法的流程示意图。如图所示：

S1，获取卫星星历数据；所述卫星星历数据包括M个传输层节点卫星星历数据，N个感知层节点卫星星历数据；

S2，利用预设的星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算所述卫星星历数据，得到卫星数据信息集合，所述卫星数据信息集合包括传输层节点卫星数据信息集合，感知层节点卫星数据信息集合；

S3，在可见约束条件下，利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息；

S4，在可见约束条件下，利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息；

S5，拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。

可选地，如图2所示，是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法中GEO传输层卫星与LEO感知层卫星某个时刻波束资源可见关系计算示意图；根据可见约束条件计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，即根据获取的任一某个T周期时刻传输卫星的经纬度、高度以及波束夹角；感知层卫星的经纬度、高度，建立数学模型，运用三角函数公式和距离公式，计算出传输层卫星可视范围，验证哪些感知层卫星位于可视范围，即可获得该时刻此传输层卫星与所有感知层卫星的可见关系，所有传输层卫星的高度为常量H，感知层卫星的高度为常量h。设该时刻传输层卫星的经度为lon，纬度为lat，波束夹角为α。感知层卫星的经度为lon1，纬度为lat1。已知地球的半径为R，计算感知层卫星可视范围，利用余弦定理：

其中

a＝R+h，b＝R+H，即可求出角c，再根据弧长公式L＝n×π×r/180，其中r＝R+h，n＝∠c，即可求出感知层卫星所在球面大圆对应的角c的弧长d，利用两点经纬度计算距离，这里采用Haversine公式：

将该传输层卫星和目标感知层卫星的经纬度转化为弧度，代入公式(1)计算求出距离L，若L小于或等于已经求出的弧长d，即认为目标感知层卫星在此时刻是被该传输层卫星可见，这样便可以利用24小时内，在周期T的相同时刻下传输层卫星与感知层卫星的经纬度，计算每个T周期时刻的可见关系，通过多次循环计算可以求出所有感知层卫星对该传输层卫星24小时每个T周期的可见关系。

根据传输层卫星的数目M，循环M次该方法，即可得出所有传输层卫星对感知层卫星在所有周期T时刻的可见关系。

可选地，如图3所示，是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法中的LEO感知层卫星与GEO传输层卫星某个时刻波束资源可见关系计算示意图；根据可见约束条件计计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，即根据获取的任一某个T周期时刻传输层卫星的经纬度、高度以及波束夹角；感知层卫星的经纬度、高度，建立数学模型，运用三角函数公式和距离公式，计算出感知层卫星可视范围，验证哪些传输层卫星位于可视范围，即可获得该时刻此感知层卫星与所有传输层卫星的可见关系，所有传输层卫星的高度为常量H，感知层卫星的高度为常量h。设该时刻传输层卫星的经度为lon，纬度为lat。感知层卫星的经度为lon1，纬度为lat1，波束夹角为β。已知地球的半径为R；计算感知层卫星可视范围，利用余弦定理：

其中

a＝R+H，b＝R+h，即可求出角c，再根据弧长公式L＝n×π×r/180，其中r＝R+H，n＝∠c即可求出传输层卫星所在球面大圆对应的角c的弧长d，利用两点经纬度计算距离，这里采用Haversine公式：

将此刻感知层卫星和目标传输层卫星的经纬度转化为弧度，代入公式(2)计算求出距离L，若L小于或等于已经求出的弧长d，即认为此目标传输层卫星在此时刻是被该感知层卫星可见，这样便可以利用24小时内在周期T的相同时刻下传输层卫星与感知层卫星的经纬度，计算每个周期T时刻的可见关系，通过多次循环计算可以得出所有传输层卫星对该感知层卫星24小时每个T周期的可见关系。

根据感知层卫星的数目N，循环N次该方法，即可得出所有感知层卫星对传输层卫星在所有周期T时刻的可见关系。

可选地，计算传输层卫星对感知层卫星在24小时内周期T各个时刻的可见关系，存储形式以0，1表示，即0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。根据规则，任意传输层卫星与感知层卫星在24小时可见关系即可以该字符串形式表示：“0101010011…010010”(仅举例展示形式，数据为随机数)，其字符串长度为24*60*60/T位。

计算感知层卫星对传输层卫星在24小时内周期T各个时刻的可见关系表示方法同上。

将传输层卫星与感知层卫星24小时可见关系字符串，与对应的感知层卫星与传输层卫星小时可见关系字符串，相同位进行&(与)运算，即可得出星间波束资源相互可见关系。

可见，实施本发明实施例一，根据卫星的信号传输受限于波束夹角，需要满足卫星之间相互资源可见才能交互的条件，根据已有输层节点卫星(高轨卫星)与N个感知层节点(低轨卫星)星历关系提前计算出星间可见关系，规划信息传输路径，解决了M个传输层节点卫星(高轨卫星)与N个感知层节点(低轨卫星)之间任意周T之间的信息传输路径选择问题，提高了路径选择效率。

实施例二

如图4所示，图4是本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置示意图。所述装置包括：

第一处理模块S201，用于获取卫星星历数据；所述卫星星历数据包括M个传输层节点卫星星历数据，N个感知层节点卫星星历数据；

第二处理模块S202，用于利用预设的星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算所述卫星星历数据，得到卫星数据信息集合，所述卫星数据信息集合包括传输层节点卫星数据信息集合，感知层节点卫星数据信息集合；

第三处理模块S203，用于在可见约束条件下，利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息；

第四处理模块S204，在可见约束条件下，利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息；

第五处理模块S205，用于拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。

实施例三

本发明实施例公开了一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置，如图5所示。该装置可以包括：

存储有可执行程序代码的存储器S301；

与存储器S301耦合的处理器S302；

处理器S302调用存储器S301中存储的所述可执行程序代码，用来执行如实施例一所描述的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法。

以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

最后应说明的是：本发明实施例公开的一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法及装置所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，获取卫星星历数据；所述卫星星历数据包括M个传输层节点卫星星历数据，N个感知层节点卫星星历数据；

S2，利用预设的星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算所述卫星星历数据，得到卫星数据信息集合，所述卫星数据信息集合包括传输层节点卫星数据信息集合，感知层节点卫星数据信息集合；

S3，在可见约束条件下，利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息；

S4，在可见约束条件下，利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息；

S5，拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。

2.根据权利要求1所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述传输层节点卫星数据信息集合，包括所述传输层卫星的经度、纬度，高度，波束夹角；

所述感知层节点卫星数据信息集合，包括所述感知层卫星的经度、纬度，高度、波束夹角。

3.根据权利要求1所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息，步骤包括：

S301，获取任一T秒周期内，所述传输层卫星i的经度lon、纬度lat、高度H和波束夹角α；所述感知层卫星j的经度lon1、纬度lat1和高度h；

S302，利用第一星间波束资源可见计算模型，计算得到所述传输层卫星i和所述感知层卫星j的距离L₁；

所述第一星间波束资源可见计算模型为：

式中R为地球半径；

S303，利用余弦定理：

式中，

a＝R+h，b＝R+H，得到所述感知层卫星j所在球面大圆对应的角c；

S304，利用弧长公式：

d₁＝n×π×r/180

式中，r＝R+h，n＝∠c，得到所述感知层卫星j所在球面大圆对应的角c的弧长d₁；

S305，比较L₁和d₁，得到所述传输层卫星i对所述感知层卫星j的可见关系，方法包括：

L₁≤d₁，所述感知层卫星j被所述传输层卫星i可见，L₁＞d₁，所述感知层卫星j被所述传输层卫星i不可见；

S306，以T秒为周期，重复步骤S301，S302，S303，S304，S305，得到所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系；

24小时内，获得所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系，构成第一可见关系信息。

4.根据权利要求1所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息，步骤包括：

S401，获取任一T秒周期内，所述传输层卫星i的经度lon、纬度lat、高度H；所述感知层卫星j的经度lon1、纬度lat1、高度h和波束夹角β；

S402，利用第二星间波束资源可见计算模型，得到所述感知层卫星j和所述传输层卫星i的距离L₂；

所述第二星间波束资源可见计算模型为：

式中R为地球半径；

S403，利用余弦定理：

式中，

a＝R+H，b＝R+h，得到所述传输层卫星i所在球面大圆对应的角c；

S404，利用弧长公式：

d₂＝n×π×r/180

式中，r＝R+H，n＝∠c，得到所述传输层卫星i所在球面大圆对应的角c的弧长d₂；

S405，比较L₂和d₂，得到所述感知层卫星j对所述传输层卫星i的可见关系，方法包括：

L₂≤d₂，所述传输层卫星i被所述感知层卫星j可见，L₂＞d₂，所述传输层卫星i被所述感知层卫星j不可见；

S406，以T秒为周期，重复步骤S401，S402，S403，S404，S405，得到所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系；

24小时内，获得所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系，构成第二可见关系信息。

5.根据权利要求3所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述第一可见关系信息，包括：

24小时内，以T秒为周期，所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的可见关系，以字符串形式存储；所述字符串中，0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。

6.根据权利要求4所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述第二可见关系信息，包括：

24小时内，以T秒为周期，所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的可见关系，以字符串形式存储；所述字符串中，0表示在T时刻不可见，1表示在T时刻可见。

7.根据权利要求1所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，包括：

24小时内，所述M个传输层节点卫星对所述N个感知层节点卫星的第一可见关系信息，与所述N个感知层节点卫星对所述M个传输层节点卫星的第二可见关系信息，相同位进行与运算,得到星间波束资源相互可见关系。

8.根据权利要求1所述卫星星间波束资源相互可见的计算方法，其特征在于，所述可见约束条件，包括：

T周期时刻，所述传输层卫星的波束夹角，高度，经度，纬度；

T周期时刻，所述感知层卫星的波束夹角，高度，经度，纬度。

9.一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置，其特征在于，所述装置包括：

第一处理模块，用于获取卫星星历数据；所述卫星星历数据包括M个传输层节点卫星星历数据，N个感知层节点卫星星历数据；

第二处理模块，用于利用预设的星历解析算法，以T秒为周期，在24小时内，解算所述卫星星历数据，得到卫星数据信息集合，所述卫星数据信息集合包括传输层节点卫星数据信息集合，感知层节点卫星数据信息集合；

第三处理模块，用于在可见约束条件下，利用预设的第一星间波束资源可见计算模型，计算传输层卫星对感知层卫星可见关系，得到第一可见关系信息；

第四处理模块，在可见约束条件下，利用预设的第二星间波束资源可见计算模型，计算感知层卫星对传输层卫星可见关系，得到第二可见关系信息；

第五处理模块，用于拟合所述第一可见关系信息和所述第二可见关系信息，得到星间波束资源相互可见关系信息，生成星间波束资源相互可见关系表，并存库。

10.一种卫星星间波束资源相互可见的计算装置，其特征在于，所述装置包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-8任一项所述的卫星星间波束资源相互可见的计算方法。

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