CN115001567B - 一种北斗短报文通信资源规划方法及装置 - Google Patents

一种北斗短报文通信资源规划方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种北斗短报文通信资源规划方法及装置，涉及北斗短报文传输技术领域，包括：判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，若为是，则采用区域短报文通信；否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信。本申请提高了北斗短报文通信服务效能。

Description

一种北斗短报文通信资源规划方法及装置
技术领域
本申请涉及北斗短报文传输技术领域，尤其是涉及一种北斗短报文通信资源规划方法及装置。
背景技术
中国的北斗卫星导航系统（BDS）经历了“三步走”发展战略，先后建成了北斗一号、北斗二号和北斗三号。BDS星座由中地球轨道（MEO）、倾斜地球同步轨道（IGSO）以及地球同步轨道（GEO）卫星组成，能为全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信和国际搜救服务，同时可为中国及周边地区用户提供星基增强、地基增强、精密单点定位和区域短报文通信等服务。北斗的短报文通信分为区域短报文通信、可动点波束通信以及全球短报文通信。区域短报文是通过GEO卫星的若干个固定波束进行通信，覆盖范围仅在中国及周边；可动点波束通信是通过调整GEO卫星某个可动点波束指向实现，覆盖范围约半个地球；全球短报文是通过若干MEO卫星和IGSO卫星的覆球波束实现全球通信。
虽然针对如何提高卫星定位导航精度方法的已经相当成熟，但在远洋、沙漠和山林等无基站的地区，如果仅仅依靠定位功能获取自身的位置是无法告知外界自己的状态，在紧急情况下，通信功能显得尤为重要。由于通信容量有限，为了合理运用资源，对用户运动轨迹的北斗卫星通信资源的规划是十分重要的，例如车辆、飞行器、船舰等。目前缺乏一种针对北斗短报文服务资源的规划方法。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种北斗短报文通信资源规划方法及装置，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种北斗短报文通信资源规划方法，包括：
获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；
判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；
否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；
否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。
进一步，所述方法还包括：确定每颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围，具体包括：
将地球展开平面按照经纬度进行网格化，得到多个网格点；
通过所述北斗GEO卫星的星历数据计算其在地心直角坐标系下的三维坐标；所述北斗GEO卫星的固定波束指向点为C点，C点的三维坐标为
Figure F_220630102150556_556171002
；固定波束的半波束角为
Figure P_220630102202427_427269002
；
获取一个网格点Q的经纬度，计算所述网格点在地心直角坐标系下的三维坐标
Figure F_220630102150750_750516003
；
计算所述北斗GEO卫星与网格点Q的连线SQ，与所述北斗GEO卫星与指向点C的连线SC的夹角
Figure P_220630102202458_458517001
：
Figure P_220630102202496_496137001
Figure F_220630102150878_878910004
Figure F_220630102151490_490714005
Figure P_220630102202527_527375001
判断
Figure P_220630102202574_574249001
是否等于
Figure P_220630102202605_605500002
，若等于，则Q点为所述北斗GEO卫星的固定波束在地球面的覆盖边界点；
依次连接覆盖边界点形成封闭的北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围。
进一步，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内；包括：
分别连接所述北斗GEO卫星的任意两个覆盖边界点，得到多个边界线段；
计算判断当前时刻的用户位置是否在一个边界线段纬度范围内的布尔值
Figure F_220630102151616_616292006
：
Figure F_220630102151730_730002007
式中，
Figure F_220630102151839_839386008
和
Figure F_220630102151953_953178009
分别表示一个边界线段的两个覆盖边界点的纬度；
Figure F_220630102152093_093242010
为当前时刻的用户位置的纬度；&&表示“与”运算符，若符号两边同时成立，才表示为真；||表示“或”运算符，若符号两边有任意一边成立，表示为真；
计算边界线段的两个覆盖边界点的斜率
Figure F_220630102152203_203131011
：
Figure F_220630102152315_315940012
式中，
Figure F_220630102152409_409680013
和
Figure F_220630102152844_844249014
分别表示边界线段的两个覆盖边界点的经度；
计算判断当前时刻的用户位置点是否在边界线段下方的布尔值
Figure F_220630102152941_941430015
：
Figure F_220630102153050_050803016
其中，
Figure F_220630102153155_155770017
为当前时刻的用户位置的经度；
计算经过当前时刻的用户位置点的水平线是否与边界线段相交的布尔值
Figure F_220630102153382_382828018
：
Figure F_220630102153595_595204019
其中，
Figure F_220630102153877_877421020
为真表示相交，否则不相交；
遍历所有的边界线段，统计与经过当前时刻的用户位置点的水平线相交的边界线段的数量，如果数量为奇数，则当前时刻的用户位置点在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，否则，当前时刻的用户位置点不在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内。
进一步，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视；包括：
计算当前时刻的用户位置点和每颗北斗GEO卫星之间的单位向量
Figure F_220630102153987_987304021
：
Figure F_220630102154082_082533022
将单位向量
Figure F_220630102154176_176290023
从地心直角坐标系转换到站心坐标系，得到向量
Figure F_220630102154288_288100024
：
Figure F_220630102154397_397458025
Figure F_220630102154515_515626026
其中，R为转换矩阵；
计算卫星高度角
Figure F_220630102154640_640629027
：
Figure F_220630102154737_737320028
；若
Figure F_220630102154937_937513029
大于0时，则当前时刻的用户位置点和所述北斗GEO卫星可视，否则不可视。
进一步，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，包括：
计算所述北斗GEO卫星与当前时刻的用户位置的直线距离d：
Figure F_220630102155245_245147030
E为北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点，P为当前时刻的用户位置点，S为北斗GEO卫星点；PE与用户轨迹运动方向一致，则地球面上的弧长
Figure P_220630102202808_808614001
为：
Figure F_220630102155376_376980031
式中，
Figure F_220630102155573_573752032
为地球半径，
Figure F_220630102155794_794446033
为可动点波束的半波束角；
根据弧长
Figure P_220630102202855_855498001
得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点E的三维坐标，由此得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向；
将北斗GEO卫星的可动点波束调整至最佳可动点波束。
进一步，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，包括：
步骤S1：获取上一时刻的短报文通信方式，若为全球短报文通信，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；
步骤S2：获取上一时刻全球短报文通信采用的北斗卫星，判断所述北斗卫星与当前时刻的用户位置是否可视，若可视，则直接将所述北斗卫星作为当前时刻的通信卫星；否则，进入步骤S3；
步骤S3：利用当前时刻的用户位置和目标规划路径确定多个轨迹点；获取每个轨迹点的北斗可视卫星集合；
步骤S4：基于北斗可视卫星集合，获取北斗可视卫星可视的轨迹点的个数，作为每个北斗可视卫星的可见时长；
步骤S5：将可见时长从大到小进行排序，从当前轨迹点的北斗可视卫星集合中选取可见时长最大值对应的北斗可视卫星作为通信卫星。
第二方面，本申请实施例提供了一种北斗短报文通信资源规划装置，包括：
获取单元，用于获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；
规划单元，用于判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；
否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；
否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例的北斗短报文通信资源规划方法。
第四方面，本申请实施例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存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例的北斗短报文通信资源规划方法。
本申请根据用户位置信息实现了北斗短报文通信资源规划，提高了北斗短报文通信服务效能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请实施例提供的北斗短报文通信资源规划方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的可动点波束最佳指向示意图；
图3为本申请实施例提供的北斗短报文通信资源规划装置的功能结构图；
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
针对目前缺乏一种针对北斗短报文服务资源的规划方法的技术问题，本申请提出了一种北斗短报文通信资源规划方法，能够基于用户轨迹位置选取不同的短报文通信方式。该方法易于实现，实用性强，合理准确，能够针对用户轨迹路线合理规划北斗短报文通信资源，实现区域短报文、可动点波束、全球短报文服务的科学利用，提高北斗短报文通信服务效能。
在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
如图1所示，本申请实施例提供了一种北斗短报文通信资源规划方法，包括：
步骤101：获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；
获取北斗卫星播发的星历数据，主要包括卫星轨道参数；获取车辆、舰船、飞行器等用户的轨迹数据，轨迹数据主要包括各时刻点的位置信息。
步骤102：判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信，否则，进入步骤103；
为了获取区域短报文通信规划，需要首先计算区域短报文波束覆盖范围，区域短报文覆盖区域由各颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围组成。其中，确定每颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围，具体包括：
将地球展开平面按照经纬度进行网格化，得到多个网格点；
通过所述北斗GEO卫星的星历数据计算卫星在地心直角坐标系下的三维坐标
Figure F_220630102156133_133326034
；所述北斗GEO卫星的固定波束指向点为C点，C点的三维坐标为
Figure F_220630102156242_242678035
；固定波束的半波束角为
Figure P_220630102202874_874000003
；
获取一个网格点Q的经纬度
Figure P_220630102202905_905777001
，计算所述网格点在地心直角坐标系下的三维坐标
Figure F_220630102156340_340832036
；
计算所述北斗GEO卫星与网格点Q的连线SQ，与所述北斗GEO卫星与指向点C的连线SC的夹角
Figure P_220630102202937_937021001
：
Figure P_220630102202968_968267001
Figure F_220630102156467_467261037
Figure F_220630102156592_592803038
Figure P_220630102202999_999527001
判断
Figure P_220630102203046_046390001
是否等于
Figure P_220630102203062_062007002
，若等于，则Q点为所述北斗GEO卫星的固定波束在地球面的覆盖边界点；
依次连接覆盖边界点形成封闭的北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围。
然后，连接每两个边界点将固定波束覆盖范围分成若干边界线段，通过统计过轨迹点的水平射线与所有边界线段的交点个数来判断轨迹点是否在波束覆盖范围内。具体为：
判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内；包括：
分别连接所述北斗GEO卫星的任意两个覆盖边界点，得到多个边界线段；
计算判断当前时刻的用户位置是否在一个边界线段纬度范围内的布尔值
Figure F_220630102156719_719735039
：
Figure F_220630102156829_829138040
式中，
Figure F_220630102156941_941434041
和
Figure F_220630102157050_050797042
分别表示一个边界线段的两个覆盖边界点的纬度；
Figure F_220630102157164_164557043
为当前时刻的用户位置的纬度；&&表示“与”运算符，若符号两边同时成立，才表示为真；||表示“或”运算符，若符号两边有任意一边成立，表示为真；
计算边界线段的两个覆盖边界点的斜率
Figure F_220630102157354_354506044
：
Figure F_220630102157465_465308045
式中，
Figure F_220630102157575_575240046
和
Figure F_220630102157795_795944047
分别表示边界线段的两个覆盖边界点的经度；
计算判断当前时刻的用户位置点是否在边界线段下方的布尔值
Figure F_220630102158092_092294048
：
Figure F_220630102158201_201671049
其中，
Figure F_220630102158299_299851050
为当前时刻的用户位置的经度；
计算经过当前时刻的用户位置点的水平线是否与边界线段相交的布尔值
Figure F_220630102158503_503420051
：
Figure F_220630102158772_772460052
其中，
Figure F_220630102158931_931631053
为真表示相交，否则不相交；
遍历所有的边界线段，统计与经过当前时刻的用户位置点的水平线相交的边界线段的数量，如果数量为奇数，则当前时刻的用户位置点在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，否则，当前时刻的用户位置点不在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内。
步骤103：判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则进入步骤104；否则，进入步骤105；
其中，判断当前时刻的用户位置和每颗北斗GEO卫星是否可视；包括：
计算当前时刻的用户位置点和每颗北斗GEO卫星之间的单位向量
Figure F_220630102159215_215821054
：
Figure F_220630102159330_330097055
将单位向量
Figure F_220630102159423_423854056
从地心直角坐标系转换到站心坐标系，得到向量
Figure F_220630102159529_529316057
：
Figure F_220630102159688_688977058
Figure F_220630102159798_798360059
其中，R为转换矩阵；站心坐标系为以当前时刻的用户位置点为坐标原点，X轴指向东边，Y轴指向北边，Z轴指向天顶。
计算卫星高度角
Figure F_220630102159926_926288060
：
Figure F_220630102200069_069801061
；若
Figure F_220630102200179_179706062
大于0时，则当前时刻的用户位置点和所述北斗GEO卫星可视，否则不可视。
步骤104：获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；
其中，可动点波束覆盖范围的计算方法可参照固定波束覆盖范围的计算方法，只需把固定波束换成可动点波束。判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内的方法，可参照判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内的方法。
由于可动点波束覆盖范围更广，若轨迹点不在区域短报文覆盖区内，可规划使用可动点波束通信。可动点波束可以根据轨迹位置变化来调整波束指向，当轨迹点不在可动点波束范围内，则应调整GEO卫星可动点波束指向。本申请通过构建动向弧长模型计算最佳波束指向中心，能够减少调整波束天线指向带来的能量损耗，从而实现针对轨迹点的可动点短报文通信规划。
调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，包括：
计算所述北斗GEO卫星与当前时刻的用户位置的直线距离d：
Figure F_220630102200291_291986063
如图2所示，设E为北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点，P为当前时刻的用户位置点，S为北斗GEO卫星位置点；PE与用户轨迹运动方向一致，由于PE和PS的方向已知，所以
Figure F_220630102200419_419946064
已知。在三角形SPE中，
Figure F_220630102200553_553232065
和
Figure F_220630102200662_662628066
已知，边PS的长已知，所以三角形SPE已确定。由正弦定理得：
Figure F_220630102200790_790529067
式中，
Figure F_220630102200902_902397068
，
Figure F_220630102201027_027339069
为可动点波束的半波束角。
则地球面上弧长
Figure P_220630102203126_126467001
为：
Figure F_220630102201139_139662070
则有：
Figure F_220630102201282_282237071
式中，
Figure F_220630102201407_407264072
为地球半径，取6378km；
根据弧长
Figure P_220630102203173_173383001
得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点E的三维坐标，由此得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向；
将北斗GEO卫星的可动点波束调整至最佳可动点波束。
步骤105：选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。
在全球短报文通信服务中，本申请选取通信卫星的原则是最少切换。其中，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，包括：
步骤S1：获取上一时刻的短报文通信方式，若为全球短报文通信，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；
步骤S2：获取上一时刻全球短报文通信采用的北斗卫星，判断所述北斗卫星与当前时刻的用户位置是否可视，若可视，则直接将所述北斗卫星作为当前时刻的通信卫星；否则，进入步骤S3；
步骤S3：利用当前时刻的用户位置和目标规划路径确定多个轨迹点；获取每个轨迹点的北斗可视卫星集合；
步骤S4：基于北斗可视卫星集合，获取北斗可视卫星可视的轨迹点的个数，作为每个北斗可视卫星的可见时长；
步骤S5：将可见时长从大到小进行排序，从当前轨迹点的北斗可视卫星集合中选取可见时长最大值对应的北斗可视卫星作为通信卫星。
基于上述实施例，本申请实施例提供了一种北斗短报文通信资源规划装置，参阅图3所示，本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划装置200至少包括：
获取单元201，用于获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；
规划单元202，用于判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；
否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；
否则，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信，所述北斗卫星为MEO卫星或IGSO卫星。
需要说明的是，本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划方法相似，因此，本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划装置200的实施可以参见本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划方法的实施，重复之处不再赘述。
如图4所示，本申请实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件（包括处理器301和存储器302）的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器（RandomAccess Memory，RAM）3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）3023。
存储器302还可以包括具有一组（至少一个）程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备304（例如键盘、遥控器等）通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信（例如手机、电脑等），和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等）通信。这种通信可以通过输入/输出（Input /Output，I/O）接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络（例如局域网（Local AreaNetwork，LAN），广域网（Wide Area Network，WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图4所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图4中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列（Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID）子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是，图4所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的一种北斗短报文通信资源规划方法。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
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。

Claims (9)

1.一种北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，包括：
获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；
判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；
否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；
否则，选取一颗北斗MEO卫星或北斗IGSO卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信。
2.根据权利要求1所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，所述方法还包括：确定每颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围，具体包括：
将地球展开平面按照经纬度进行网格化，得到多个网格点；
通过所述北斗GEO卫星的星历数据，计算北斗GEO卫星位置点S在地心直角坐标系下的三维坐标
Figure F_220913155934085_085435001
；所述北斗GEO卫星的固定波束指向点为C点，C点的三维坐标为
Figure F_220913155934226_226544002
；固定波束的半波束角为
Figure P_220913155942590_590808003
；
获取一个网格点Q的经纬度，计算所述网格点在地心直角坐标系下的三维坐标
Figure F_220913155934368_368639003
；
计算所述北斗GEO卫星与网格点Q的连线SQ，与所述北斗GEO卫星与指向点C的连线SC的夹角
Figure P_220913155942622_622117001
：
Figure P_220913155942653_653322001
Figure F_220913155934559_559062004
Figure F_220913155934865_865216005
Figure P_220913155942686_686470001
判断
Figure P_220913155942733_733884001
是否等于
Figure P_220913155942780_780739002
，若等于，则Q点为所述北斗GEO卫星的固定波束在地球面的覆盖边界点；
依次连接覆盖边界点形成封闭的北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围。
3.根据权利要求2所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内；包括：
分别连接所述北斗GEO卫星的任意两个覆盖边界点，得到多个边界线段；
计算判断当前时刻的用户位置是否在一个边界线段纬度范围内的布尔值
Figure F_220913155934976_976050006
：
Figure F_220913155935093_093724007
式中，
Figure F_220913155935234_234868008
和
Figure F_220913155935407_407694009
分别表示一个边界线段的两个覆盖边界点的纬度；
Figure F_220913155935669_669916010
为当前时刻的用户位置的纬度；&&表示“与”运算符，若符号两边同时成立，表示为真；||表示“或”运算符，若符号两边有任意一边成立，表示为真；
计算边界线段的两个覆盖边界点的斜率
Figure F_220913155935798_798319011
：
Figure F_220913155936216_216775012
式中，
Figure F_220913155936369_369133013
和
Figure F_220913155936702_702590014
分别表示边界线段的两个覆盖边界点的经度；
计算判断当前时刻的用户位置点是否在边界线段下方的布尔值
Figure F_220913155936843_843748015
：
Figure F_220913155936976_976056016
其中，
Figure F_220913155937168_168920017
为当前时刻的用户位置的经度；
计算经过当前时刻的用户位置点的水平线是否与边界线段相交的布尔值
Figure F_220913155937295_295533018
：
Figure F_220913155937421_421878019
其中，
Figure F_220913155937558_558582020
为真表示相交，否则不相交；
遍历所有的边界线段，统计与经过当前时刻的用户位置点的水平线相交的边界线段的数量，如果数量为奇数，则当前时刻的用户位置点在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，否则，当前时刻的用户位置点不在所述北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内。
4.根据权利要求3所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视；包括：
计算当前时刻的用户位置点和每颗北斗GEO卫星之间的单位向量
Figure F_220913155937687_687934021
：
Figure F_220913155937813_813476022
当前时刻的用户位置点为P，在地心直角坐标系下的三维坐标为
Figure F_220913155937963_963365023
；
将单位向量
Figure F_220913155938203_203105024
从地心直角坐标系转换到站心坐标系，得到向量
Figure F_220913155938393_393539025
：
Figure F_220913155938617_617165026
Figure F_220913155939029_029291027
其中，R为转换矩阵；
计算卫星高度角
Figure F_220913155939282_282693028
：
Figure F_220913155939668_668922029
；若
Figure F_220913155940023_023423030
大于0时，则当前时刻的用户位置点和所述北斗GEO卫星可视，否则不可视。
5.根据权利要求4所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，包括：
计算所述北斗GEO卫星与当前时刻的用户位置的直线距离d：
Figure F_220913155940333_333937031
E为北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向的指向点，连线PE与用户轨迹运动方向一致，则地球面上的弧长
Figure P_220913155942843_843237001
为：
Figure F_220913155940493_493124032
式中，
Figure F_220913155940705_705551033
为地球半径，
Figure F_220913155940830_830552034
为可动点波束的半波束角；
根据弧长
Figure P_220913155942874_874493001
得到指向点E的三维坐标，由此得到北斗GEO卫星的最佳可动点波束指向；
将北斗GEO卫星的可动点波束调整至最佳可动点波束。
6.根据权利要求1所述的北斗短报文通信资源规划方法，其特征在于，选取一颗北斗卫星作为通信卫星，包括：
步骤S1：获取上一时刻的短报文通信方式，若为全球短报文通信，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；
步骤S2：获取上一时刻全球短报文通信采用的北斗卫星，判断所述北斗卫星与当前时刻的用户位置是否可视，若可视，则直接将所述北斗卫星作为当前时刻的通信卫星；否则，进入步骤S3；
步骤S3：利用当前时刻的用户位置和目标规划路径确定多个轨迹点；获取每个轨迹点的北斗可视卫星集合；
步骤S4：基于北斗可视卫星集合，获取北斗可视卫星可视的轨迹点的个数，作为每个北斗可视卫星的可见时长；
步骤S5：将可见时长从大到小进行排序，从当前轨迹点的北斗可视卫星集合中选取可见时长最大值对应的北斗可视卫星作为通信卫星。
7.一种北斗短报文通信资源规划装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取北斗卫星的星历数据和当前时刻的用户位置；
规划单元，用于判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗北斗GEO卫星的固定波束覆盖范围内，如果为是，则采用区域短报文通信；
否则，判断当前时刻的用户位置是否和至少一颗北斗GEO卫星可视，如果为是，则获取每颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围，判断当前时刻的用户位置是否在至少一颗可视的北斗GEO卫星的可动点波束覆盖范围内，如果为是，则采用可动点波束通信，否则，调整任意一颗北斗GEO卫星的可动点波束指向，然后采用可动点波束通信；
否则，选取一颗北斗MEO卫星或北斗IGSO卫星作为通信卫星，利用通信卫星实现全球短报文通信。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述的北斗短报文通信资源规划方法。
9.一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存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的北斗短报文通信资源规划方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115242298B (zh) * 2022-09-22 2022-12-23 鹏城实验室 基于空间几何模型模拟卫星波束覆盖区域的方法及系统
CN116527108B (zh) * 2023-04-26 2024-04-19 中国人民解放军32039部队 一种基于地面管控中心的多址资源综合调度方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019101320A4 (en) * 2019-10-31 2019-12-12 Jilin University Method and system for verifying remote sensing information of oil field based on beidou satellite
CN112737664A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 中电科航空电子有限公司 一种通信模块切换方法、装置、设备及可读存储介质
CN113115330A (zh) * 2021-03-17 2021-07-13 中国人民解放军国防科技大学 一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统
CN113747366A (zh) * 2021-09-02 2021-12-03 北京九天利建信息技术股份有限公司 一种北斗卫星导航系统中的终端上报数据方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111294110B (zh) * 2020-02-18 2021-11-05 中国科学院微小卫星创新研究院 基于卫星覆盖业务量密度的北斗全球短报文选星方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019101320A4 (en) * 2019-10-31 2019-12-12 Jilin University Method and system for verifying remote sensing information of oil field based on beidou satellite
CN112737664A (zh) * 2020-12-23 2021-04-30 中电科航空电子有限公司 一种通信模块切换方法、装置、设备及可读存储介质
CN113115330A (zh) * 2021-03-17 2021-07-13 中国人民解放军国防科技大学 一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统
CN113747366A (zh) * 2021-09-02 2021-12-03 北京九天利建信息技术股份有限公司 一种北斗卫星导航系统中的终端上报数据方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GMR-1卫星移动通信系统中融合波束覆盖的动态信道分配算法;丁亚南等;《移动通信》;20200915;全文 *

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