CN115441940B - 配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置，属于卫星通信技术领域，所述配对卫星的确定方法包括：确定第一卫星的多个备选通信卫星，备选通信卫星为能够出现在第一卫星的通信视场内的卫星；确定第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境第一地点的时间段；确定各备选通信卫星对应的过境时间交集；基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为第一卫星的配对卫星，第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星。通过分析各备选通信卫星对应的过境时间交集，可以筛选出第一卫星的配对卫星，每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星通信，星间通信路由关系简单，能够适用于小型低轨卫星星座。

Description

配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置。

背景技术

低轨卫星通信系统为了保证通信的时效性，通常以卫星星座的形式进行建设。目前，卫星星间通信主要应用在规模较大的低轨互联网卫星星座，规划卫星数量在3000至40000多颗。这些星座卫星数量大，卫星密度高，有以下技术特点：同一轨道面内相邻卫星可见，相对位置稳定；相邻轨道面内的相邻卫星始终可见。

相关技术中，卫星星座内的星间通信路由方式通常是星座内的卫星与同轨道前后向和相邻轨道东西向的固定卫星建立通信链路。但对于卫星数量在30~100的小型低轨卫星星座，同一轨道面或相邻轨道面卫星并不是始终可见，且相对位置不稳定，导致相关技术中的星间通信路由方式并不适用于小型低轨卫星星座。如何确定小型低轨卫星星座的星间通信路由是目前业界亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置。

第一方面，本发明提供一种配对卫星的确定方法，包括：

在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

可选地，根据本发明提供的一种配对卫星的确定方法，所述在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，包括：

获取所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹；

基于所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹，判断在预设周期内各第三卫星是否出现在所述第一卫星的通信视场内，所述第三卫星为所述低轨卫星星座中除所述第一卫星以外的任意一个卫星；

确定在预设周期内出现在所述第一卫星的通信视场内的第三卫星为所述备选通信卫星。

第二方面，本发明还提供一种卫星星间通信方法，应用于第一卫星，包括：

基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

可选地，根据本发明提供的一种卫星星间通信方法，所述基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内，包括：

基于所述第二卫星的运行轨迹，确定所述第二卫星的空间位置；

基于所述第一卫星的空间位置和所述第二卫星的空间位置，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内。

可选地，根据本发明提供的一种卫星星间通信方法，在所述发送第一通信数据至所述第二卫星之前，还包括：

基于所述第一卫星的空间位置，确定所述第一卫星过境的第二地点；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中目的地为所述第二地点的第二通信数据；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中除所述第二通信数据以外的数据作为所述第一通信数据。

第三方面，本发明还提供一种配对卫星的确定装置，包括：

第一确定模块，用于在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

第二确定模块，用于确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

第三确定模块，用于基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

第四确定模块，用于基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

第四方面，本发明还提供一种卫星星间通信装置，应用于第一卫星，包括：

判断模块，用于基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

发送模块，用于若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

第五方面，本发明还提供一种低轨卫星通信系统，包括：第一卫星和所述第一卫星的多个备选通信卫星，第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点；

所述第一卫星用于：

基于所述第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据。

第六方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述配对卫星的确定方法，或实现如上述任一种卫星星间通信方法。

第七方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其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上述任一种所述配对卫星的确定方法，或实现如上述任一种卫星星间通信方法。

本发明提供的配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置，通过确定第一卫星的多个备选通信卫星，可以在低轨卫星星座中筛选出能够出现在第一卫星的通信视场内的卫星，第一卫星和备选通信卫星在某一时段内是相互可见的，该时段内第一卫星和可见的备选通信卫星之间具备建立通信链路的条件；进而通过确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，可以在多个备选通信卫星中筛选出第二卫星，第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地；低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是相关技术提供的星间通信路由的示意图；

图2是本发明提供的配对卫星的确定方法的流程示意图；

图3是本发明提供的卫星星间通信方法的流程示意图；

图4是本发明提供的配对卫星的确定装置的结构示意图；

图5是本发明提供的卫星星间通信装置的结构示意图；

图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了便于更加清晰地理解本发明各实施例，首先对一些相关的背景知识进行如下介绍。

相关技术中，低轨通信卫星星座致力于为地面用户提供随时随地的互联网接入服务。为了保证地面用户的可接入性，相关技术中的低轨通信卫星星座在最新发射批次的卫星上都配备的星间通信设备，卫星具备星间通信能力。

在卫星星座运行的过程中，同一时刻卫星通信视场内往往会存在多颗其他卫星。随着卫星间的相对运动，不同时刻卫星通信视场内的其他卫星也在变动。图1是相关技术提供的星间通信路由的示意图，如图1所示，星间通信路由设计讨论的是针对具体的星座轨道，每一颗卫星如何选择与通信视场内的哪些其他卫星进行通信，即数据链路该如何设计以满足目标需求。

相关技术中，卫星星座内的星间通信路由方式通常是星座内的卫星与同轨道前后向和相邻轨道东西向的固定卫星建立通信链路。但对于卫星数量在30~100的小型低轨卫星星座，同一轨道面或相邻轨道面卫星并不是始终可见，且相对位置不稳定，导致相关技术中的星间通信路由方式并不适用于小型低轨卫星星座。

为了克服上述缺陷，本发明提供一种配对卫星的确定方法、卫星星间通信方法及装置，通过为每个卫星配对1个卫星进行星间通信，可以实现星间通信路由设计能够适用于小型低轨卫星星座。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

图2是本发明提供的配对卫星的确定方法的流程示意图，如图2所示，所述配对卫星的确定方法的执行主体可以是电子设备，例如卫星或服务器等。该方法包括：

步骤201，在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星。

具体地，为了确定小型低轨卫星星座的星间通信路由，可以在低轨卫星星座中筛选出能够出现在第一卫星的通信视场内的卫星，第一卫星和备选通信卫星在某一时段内是相互可见的，该时段内第一卫星和可见的备选通信卫星之间具备建立通信链路的条件。

例如，低轨卫星星座可以包括卫星A、卫星B、卫星C和卫星D，卫星B和卫星C能够出现在卫星A的通信视场内，卫星D不能够出现在卫星A的通信视场内，则卫星B和卫星C可以作为卫星A的备选通信卫星。

步骤202，确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

具体地，在确定第一卫星的多个备选通信卫星之后，可以基于第一卫星的运行轨迹确定第一卫星过境第一地点的时间段，以及基于各备选通信卫星的运行轨迹确定各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段。

步骤203，基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段。

具体地，可以基于第一卫星过境第一地点的时间段和各备选通信卫星过境第一地点的时间段，分析第一卫星和备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，可以确定各备选通信卫星对应的过境时间交集。

步骤204，基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星。

具体地，在确定各备选通信卫星对应的过境时间交集之后，可以在多个备选通信卫星中筛选出第二卫星，第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地。

可以理解的是，第一卫星可以是低轨卫星星座中的任意一个卫星，也即可以为低轨卫星星座中的每一个卫星确定其配对卫星，进而每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

可以理解的是，对于小型低轨卫星星座（例如Walker-δ星座），星座中各卫星所受长期摄动的主要部分均相同，从而使星座的相对几何结构保持基本不变，便于星座控制；小型低轨卫星星座的几何结构具有“均匀性”、“对称性”，在全球范围内的覆盖相对较为均匀”。基于小型低轨卫星星座的上述特性，第一地点可以是低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点，但无论选取哪一个地点，为第一卫星确定的配对卫星都是同一个卫星。

例如，选取低轨卫星星座覆盖范围内的地点A为第一卫星确定的配对卫星，与选取低轨卫星星座覆盖范围内的地点B为第一卫星确定的配对卫星是相同的。

本发明提供的配对卫星的确定方法，通过确定第一卫星的多个备选通信卫星，可以在低轨卫星星座中筛选出能够出现在第一卫星的通信视场内的卫星，第一卫星和备选通信卫星在某一时段内是相互可见的，该时段内第一卫星和可见的备选通信卫星之间具备建立通信链路的条件；进而通过确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，可以在多个备选通信卫星中筛选出第二卫星，第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地；低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

可选地，根据本发明提供的一种配对卫星的确定方法，所述在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，包括：

获取所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹；

基于所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹，判断在预设周期内各第三卫星是否出现在所述第一卫星的通信视场内，所述第三卫星为所述低轨卫星星座中除所述第一卫星以外的任意一个卫星；

确定在预设周期内出现在所述第一卫星的通信视场内的第三卫星为所述备选通信卫星。

具体地，为了确定第一卫星的多个备选通信卫星，可以获取低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹，进而可以分析各卫星的运行轨迹，判断在预设周期内各第三卫星是否出现在第一卫星的通信视场内，若确定第三卫星在预设周期内出现在第一卫星的通信视场内，则可以确定该第三卫星作为第一卫星的备选通信卫星；若确定第三卫星在预设周期内未出现在第一卫星的通信视场内，则可以确定该第三卫星不能作为第一卫星的备选通信卫星。

可选地，预设周期可以是24小时，可以分析各卫星的运行轨迹，判断在24小时内各第三卫星是否出现在第一卫星的通信视场内，进而可以确定在24小时内出现在第一卫星的通信视场内的第三卫星为备选通信卫星。

因此，通过分析各卫星的运行轨迹，可以确定第一卫星的多个备选通信卫星，保证第一卫星和备选通信卫星在某一时段内是相互可见的，该时段内第一卫星和可见的备选通信卫星之间具备建立通信链路的条件。

本发明提供的配对卫星的确定方法，通过确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，可以在多个备选通信卫星中筛选出第二卫星，第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地；低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

图3是本发明提供的卫星星间通信方法的流程示意图，如图3所示，所述卫星星间通信方法的执行主体可以是第一卫星，第一卫星可以是低轨卫星星座中的任意一个卫星。该方法包括：

步骤301，基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内。

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

具体地，在进行卫星星间通信之前，可以预先确定第一卫星的配对卫星（也即第二卫星），进而第一卫星可以分析第二卫星的运行轨迹，判断第二卫星是否处于第一卫星的通信视场内，在第二卫星处于第一卫星的通信视场内的情况下，第一卫星和第二卫星是相互可见的，该情况下第一卫星和第二卫星之间具备建立通信链路的条件。

可以理解的是，预先确定第一卫星的配对卫星的过程可以是，在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，进而分析各备选通信卫星对应的过境时间交集，在多个备选通信卫星中筛选出过境时间交集最少的一个备选通信卫星作为第一卫星的配对卫星（也即第二卫星）。

步骤302，若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据。

具体地，若确定第二卫星处于第一卫星的通信视场内，在该情况下第一卫星可以与第二卫星建立通信链路，进而可以发送待传输至地面终端站的第一通信数据至第二卫星，可以使得在第二卫星过境第一通行数据对应的目的地的情况下，第二卫星能够将第一通行数据发送至地面终端站。

本发明提供的卫星星间通信方法，通过在卫星星间通信之前预先确定第一卫星的配对卫星（也即第二卫星），第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地，低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

可选地，根据本发明提供的一种卫星星间通信方法，所述基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内，包括：

基于所述第二卫星的运行轨迹，确定所述第二卫星的空间位置；

基于所述第一卫星的空间位置和所述第二卫星的空间位置，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内。

具体地，为了判断第二卫星是否处于第一卫星的通信视场内，可以分析第二卫星的运行轨迹，以确定第二卫星的空间位置，进而可以基于第一卫星的空间位置和第二卫星的空间位置，分析两者之间的空间位置关系，可以基于两者之间的空间位置关系判断第二卫星是否处于第一卫星的通信视场内。

因此，通过分析第一卫星与第二卫星之间的空间位置关系，可以判断第二卫星是否处于第一卫星的通信视场内。

可选地，根据本发明提供的一种卫星星间通信方法，在所述发送第一通信数据至所述第二卫星之前，还包括：

基于所述第一卫星的空间位置，确定所述第一卫星过境的第二地点；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中目的地为所述第二地点的第二通信数据；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中除所述第二通信数据以外的数据作为所述第一通信数据。

具体地，为了确定第一通信数据，可以基于第一卫星的空间位置，确定第一卫星过境的第二地点，进而可以在第一卫星所持有的通信数据中筛选出目的地为第二地点的第二通信数据，进而可以确定第一卫星所持有的通信数据中除第二通信数据以外的数据作为第一通信数据。

可以理解的是，第二地点可以是第一卫星正在过境的地点，在此情况下，第一卫星可以将目的地为所述第二地点的第二通信数据直接发送至第二地点的地面终端站，而无需通过第二卫星转发，避免将第一卫星所持有的全部通信数据发送至第二卫星，能够减少对通信资源的占用，降低设备功耗。

因此，在第一卫星发送第一通信数据至第二卫星之前，通过将目的地为第二地点的第二通信数据滤除，能够减少对通信资源的占用，降低设备功耗。

本发明提供的卫星星间通信方法，通过在卫星星间通信之前预先确定第一卫星的配对卫星（也即第二卫星），第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地，低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

以下为本发明的一个可选的示例，但不作为对本发明的限定。

可选地，星间通信设计目标：星间通信指的是卫星与卫星之间的信息数据传输；其意义在于使卫星有效数据（遥感数据或者通信数据）通过星间通信链路更快速的抵达目标用户；那么，星间通信路由设计的目标可以概括为提高卫星有效数据的时效性，即在更短时间内传输到目标用户。

可选地，星座拓扑结构分析，目的是找到星座构型中卫星与卫星间稳定的对应关系，通过对应卫星之间的链路提高卫星数据的时效性，实现前述的设计目标。

这里以参数为36/6/5的900公里高度的Walker-δ星座为例。该小型星座有以下特点：

（1）同一轨道面卫星不可见，也就是说同一轨道面的相邻卫星无法建立星间通信链路；

（2）相邻轨道面的卫星并不持续可见，因此，每颗卫星都需要确定在不同时刻下，与星座中的哪些可见的其他卫星进行通信以达到设计目标。

可选地，拓扑分析步骤具体包括：

（1）选取某一地点（例如，城市A）进行卫星过境时间计算。该城市A可以是星座覆盖范围内的任意一个地点。

（2）寻找过城市A时间交集最少的卫星对，并且卫星对是相互可见的。此处给出部分仿真结果，如下表1所述，为编号1-4和4-5卫星过境城市A的时间段。

表1 编号1-4和4-5卫星过城市A时间表

重复以上过程，可以得出所有配对关系的卫星如下表2所示：

表2 卫星配对关系表

可选地，路由设计评估，根据以上表2的拓扑分析结果，可以评估在具有配对关系的卫星间建立星间通信的效果，可以以1-4卫星和4-5卫星为例。

在没有星间通信的情况下，24小时内1-4卫星数据回传到城市A的延时情况如下表3所示：

表3 没有星间通信的延时情况表

在1-4卫星与4-5卫星建立星间通信的情况下，24小时内1-4卫星数据回传到城市A的延时情况如下表4所示：

表4 已建立星间通信的延时情况表

可选地，可以确定星座路由设计如下：（1）只在拓扑分析（如表2所示）中的对应卫星之间建立星间通信链路；（2）每次具有配对关系的卫星间可见时，进行通信传输。

可以理解的是，上述路由设计方法具有以下显著优点：（1）可以有效降低星座所有卫星的数据延时，提高星座整体的数据时效性（例如，在上述例子中，整个星座的最长延时从13小时降低到2小时以内）；（2）由于每颗卫星都只与具有对应关系的另外1颗卫星进行星间通信，因而星间通信逻辑关系简单，能够大幅度降低实现成本。

下面对本发明提供的配对卫星的确定装置进行描述，下文描述的配对卫星的确定装置与上文描述的配对卫星的确定方法可相互对应参照。

图4是本发明提供的配对卫星的确定装置的结构示意图，如图4所示，该装置包括：第一确定模块401、第二确定模块402、第三确定模块403和第四确定模块404，其中：

第一确定模块401，用于在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

第二确定模块402，用于确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

第三确定模块403，用于基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

第四确定模块404，用于基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

可选地，所述第一确定模块具体用于：

获取所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹；

基于所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹，判断在预设周期内各第三卫星是否出现在所述第一卫星的通信视场内，所述第三卫星为所述低轨卫星星座中除所述第一卫星以外的任意一个卫星；

确定在预设周期内出现在所述第一卫星的通信视场内的第三卫星为所述备选通信卫星。

本发明提供的配对卫星的确定装置，通过确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，可以在多个备选通信卫星中筛选出第二卫星，第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地；低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

下面对本发明提供的卫星星间通信装置进行描述，下文描述的卫星星间通信装置与上文描述的卫星星间通信方法可相互对应参照。

图5是本发明提供的卫星星间通信装置的结构示意图，如图5所示，所述装置应用于第一卫星，包括：判断模块501和发送模块502，其中：

判断模块501，用于基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

发送模块502，用于若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

本发明提供的卫星星间通信装置，通过在卫星星间通信之前预先确定第一卫星的配对卫星（也即第二卫星），第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地，低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

可选地，所述判断模块具体用于：

基于所述第二卫星的运行轨迹，确定所述第二卫星的空间位置；

基于所述第一卫星的空间位置和所述第二卫星的空间位置，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内。

可选地，所述装置还包括第五确定模块，在所述发送第一通信数据至所述第二卫星之前，所述第五确定模块用于：

基于所述第一卫星的空间位置，确定所述第一卫星过境的第二地点；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中目的地为所述第二地点的第二通信数据；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中除所述第二通信数据以外的数据作为所述第一通信数据。

本发明提供的卫星星间通信装置，通过在卫星星间通信之前预先确定第一卫星的配对卫星（也即第二卫星），第二卫星对应的过境时间交集最少，保证第一卫星与第二卫星之间具有较好的互补关系，第二卫星作为第一卫星的配对卫星，能够将接收到的第一卫星的通信数据尽可能快地转发至目的地，低轨卫星星座中的每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

本发明还提供一种低轨卫星通信系统，包括：第一卫星和所述第一卫星的多个备选通信卫星，第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点；

所述第一卫星用于：

基于所述第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据。

可以理解的是，第一卫星可以是低轨卫星星座中的任意一个卫星，也即可以为低轨卫星星座中的每一个卫星确定其配对卫星，进而每个卫星均与具有配对关系的另外1个卫星进行星间通信，星间通信路由逻辑关系简单，且星间通信路由设计有考虑相邻轨道卫星相对位置不固定的情况，能够适用于小型低轨卫星星座。

图6是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）610、通信接口（Communications Interface）620、存储器（memory）630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行配对卫星的确定方法，例如该方法包括：

在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

或，执行卫星星间通信方法，例如该方法包括：

基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法提供的配对卫星的确定方法，例如该方法包括：

在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

或，执行上述各方法提供的卫星星间通信方法，例如该方法包括：

基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的配对卫星的确定方法，例如该方法包括：

在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

或，执行上述各方法提供的卫星星间通信方法，例如该方法包括：

基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。

通过以上的实施方式的描述，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，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配对卫星的确定方法，其特征在于，包括：

在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

2.根据权利要求1所述配对卫星的确定方法，其特征在于，所述在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，包括：

获取所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹；

基于所述低轨卫星星座中各卫星的运行轨迹，判断在预设周期内各第三卫星是否出现在所述第一卫星的通信视场内，所述第三卫星为所述低轨卫星星座中除所述第一卫星以外的任意一个卫星；

确定在预设周期内出现在所述第一卫星的通信视场内的第三卫星为所述备选通信卫星。

3.一种卫星星间通信方法，其特征在于，应用于第一卫星，包括：

基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

4.根据权利要求3所述卫星星间通信方法，其特征在于，所述基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内，包括：

基于所述第二卫星的运行轨迹，确定所述第二卫星的空间位置；

基于所述第一卫星的空间位置和所述第二卫星的空间位置，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内。

5.根据权利要求3或4所述卫星星间通信方法，其特征在于，在所述发送第一通信数据至所述第二卫星之前，还包括：

基于所述第一卫星的空间位置，确定所述第一卫星过境的第二地点；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中目的地为所述第二地点的第二通信数据；

确定所述第一卫星所持有的通信数据中除所述第二通信数据以外的数据作为所述第一通信数据。

6.一种配对卫星的确定装置，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于在低轨卫星星座中确定第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星；

第二确定模块，用于确定所述第一卫星过境第一地点的时间段以及各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段；

第三确定模块，用于基于所述第一卫星过境所述第一地点的时间段和各备选通信卫星过境所述第一地点的时间段，确定各备选通信卫星对应的过境时间交集，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境所述第一地点的时间段；

第四确定模块，用于基于各备选通信卫星对应的过境时间交集，确定第二卫星作为所述第一卫星的配对卫星，所述第二卫星是各备选通信卫星中过境时间交集最少的一个卫星；

所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

7.一种卫星星间通信装置，其特征在于，应用于第一卫星，包括：

判断模块，用于基于第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

发送模块，用于若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据；

所述第一卫星所在的低轨卫星星座包括所述第一卫星的多个备选通信卫星，所述备选通信卫星为能够出现在所述第一卫星的通信视场内的卫星，所述第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是所述低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点。

8.一种低轨卫星通信系统，其特征在于，包括：第一卫星和所述第一卫星的多个备选通信卫星，第二卫星是所述多个备选通信卫星中过境时间交集最少的一个备选通信卫星，所述过境时间交集为所述第一卫星和所述备选通信卫星共同过境第一地点的时间段，所述第一地点是低轨卫星星座覆盖范围内的任意一个地点；

所述第一卫星用于：

基于所述第二卫星的运行轨迹，判断所述第二卫星是否处于所述第一卫星的通信视场内；

若确定所述第二卫星处于所述第一卫星的通信视场内，则发送第一通信数据至所述第二卫星，所述第一通信数据是待传输至地面终端站的通信数据。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1或2所述配对卫星的确定方法，或实现如权利要求3至5任一项所述卫星星间通信方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其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执行时实现如权利要求1或2所述配对卫星的确定方法，或实现如权利要求3至5任一项所述卫星星间通信方法。

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