CN116405102B - Leo星座网络端到端跳数计算方法及装置 - Google Patents

Leo星座网络端到端跳数计算方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置，其中，方法包括：确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。

Description

LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置
技术领域
本文件涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置。
背景技术
近年来，随着低成本小卫星平台和先进卫星通信设备的发展，LEO巨型星座网络得到了极大的普及。LEO巨型星座网络将成百上千颗卫星放置在LEO上，可以为地面用户提供低时延、宽带通信和全球覆盖，成为地面网络的重要补充。由于大多数计划在未来部署的星座将依赖于星间链路，数据包在从源节点到目的节点的过程中通常需要花费很长的路径。LEO巨型星座网络中庞大的卫星数量在增加系统吞吐量的同时，也为星间链路的使用和路由问题带来了挑战。由于LEO巨型星座网络卫星密度大，连接两个固定地面用户的路径需要更多的星间链路进行中继，从而需要额外的处理开销，增加了路由复杂度。因此保持尽可能低的跳数更加重要，这就提出了如何计算星座中连接两颗卫星所需的跳数以及在路由时如何使用这些结果的重要挑战。
目前，LEO星座网络端到端路径的计算主要采用网络仿真的方式，通过在仿真环境中构建具体的低轨巨型通信卫星星座，获得具体的端到端传输路径从而计算对应的路径长度，在此基础上多次仿真获得可能的路径。然而，由于卫星运动和用户—卫星连接的切换，两个用户之间的跳数是时变的，难以直接求解。同时，网络仿真方法依赖于专用的网络仿真工具，且计算量随着卫星数量的增加而增加，需要多次仿真以获取准确结果，耗时较长，计算结果的准确性也依赖于网络仿真工具的可靠性。因此，针对现有技术中LEO巨型卫星星座端到端路径难以直接求解、计算耗时长的问题，亟需一种建模计算LEO星座网络端到端路径的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置，旨在解决现有技术中的上述问题。
本发明提供一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，包括：
确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；
通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；
根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；
综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。
本发明提供一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算装置，包括：
确定模块，用于确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；
第一计算模块，用于通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；
第二计算模块，用于根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；
第三计算模块，用于综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。
采用本发明实施例，能够快速求解两端到端用户之间通过卫星链路传输所需的最小转发跳数，具有较高的求解精度和较低的计算复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法的流程图；
图2是本发明实施例的星间链路示意图；
图3是本发明实施例的LEO星座网络端到端跳数计算方法详细流程图；
图4是本发明实施例的低轨通信卫星覆盖圆域的半视场角示意图；
图5是本发明实施例的低轨巨型星座的部分星下点轨迹示意图；
图6是本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算装置的示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中的上述问题，本发明实施例提供了一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法及装置，该方法用于通过数值方法计算LEO巨型卫星星座端到端路径，包括以下步骤：设定低轨巨型星座的星座构型、给定端到端用户经纬度、坐标系转换求解卫星距、计算卫星轨道面升交点经度差、求解面间链路跳数、计算卫星面内相位差、求解面内链路跳数、按以上方式分别计算四个方向路径跳数、综合分析计算星间链路最小跳数。
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个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说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，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，都应当属于本文件的保护范围。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，图1是本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法具体包括：
步骤101，确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；
步骤102，通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；
步骤103，根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；
步骤104，综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。
综上所述，所述方法用于通过数值方法计算LEO巨型卫星星座端到端路径，包括：低轨巨型星座的星座构型设定、端到端用户经纬度设定、坐标系转换求解卫星距、卫星轨道面升交点经度差计算、面间链路跳数求解、卫星面内相位差计算、面内链路跳数求解、星间链路长度计算。
（1）低轨巨型星座的星座构型设定指判断LEO巨型星座类型属于Walker-star星座或Walker-delta星座，根据不同星座类型采取差异化的端到端路径计算方式，本发明实施例所讨论的是Walker-delta星座星间链路端到端路径的计算；
（2）端到端用户经纬度设定用于确定接入LEO巨型卫星星座的地面用户的地理位置，包括各自的经度和纬度信息，地面用户所在位置的纬度值需要小于低轨巨型星座的倾角，满足此条件才可实现用户对低轨巨型星座的星座星间链路的接入；
（3）坐标系转换求解卫星距，通过端到端用户的经纬度得到对应卫星开普勒轨道根数，将开普勒轨道根数转换为大地坐标，通过变换将大地坐标转换为笛卡尔坐标，求解端到端用户对应接入卫星的卫星距；
（4）卫星轨道面升交点经度差指的是接入卫星所在经度与该卫星轨道升交点经度之间的差值；
（5）面间链路跳数求解，在获得卫星轨道面升交点经度差的基础上，根据相邻轨道面之间升交点赤经差计算得到；
（6）卫星面内相位差指处在同一轨道面内的两颗卫星，某一时刻所在位置的真近点角的差值；
（7）面内链路跳数求解，在获得卫星面内相位差的基础上，根据同一轨道面内相邻两颗卫星之间真近点角差值计算得到；
（8）星间链路长度通过综合面间链路跳数和面内链路跳数计算得到。
本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，不依赖于专用网络仿真工具，通过解析的方式，在确定星座轨道信息和用户位置信息的基础上，计算在多个可能存在的传播方向上轨道内传播链路跳数和轨道间传播链路跳数，综合得到最短传播路径端到端跳数，具有较高的求解精度和较低的计算复杂度。
以下结合附图，对本发明实施例的技术方案进行举例说明。
本发明实施例所适用的LEO巨型卫星星座为一种Walker-delta星座。星座由N个倾斜轨道面构成，每个轨道面包含M颗卫星。所有轨道面轨道倾角为并且沿赤道等间距分布，相邻平面间的升交点赤经差为/>，M个卫星均匀分布在每一个轨道面上，卫星间相位差/>，相邻轨道之间相邻卫星相位差由公式1计算；
公式1
式中，F为相位因子，N为轨道数量，M为每个轨道上卫星数量；Walker-delta星座可形式化表示为：MN/N/F。
参见图2，LEO巨型卫星星座中，每颗卫星与其相邻的卫星建立4条星间链路：两个平面内链路和两个平面间链路。相邻轨道之间相邻卫星相位差为。
参见图3，本发明提出了一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，包括如下步骤：
步骤S1，确定低轨巨型星座构型；
根据轨道面数N、各轨道面卫星数M、轨道倾角、相位因子F确定低轨巨型星座构型；
步骤S2，确定端到端用户的经度和纬度；
设定端到端用户分别为源用户useri和目的用户userj，源用户对应的接入卫星为源卫星Si，目的用户对应接入卫星为目的卫星Sj，源用户useri和目的用户userj的经纬度分别为与/>；判断两端点纬度是否满足公式2，若满足则可根据传播路径分析计算网络端到端跳数，若不满足公式2则端到端之间无法通过低轨巨型星座建立星间链路；
公式2
式中，为轨道倾角，/>分别为源用户useri纬度、目的用户userj纬度，/>为低轨通信卫星覆盖圆域的半视场角，决定了卫星信号最大可覆盖范围，超出该覆盖范围的用户无法与卫星建立链路，参见图4；
步骤S3，通过坐标系转换求解卫星距；
参见图5，若源用户useri和目的用户userj对应建链卫星Si、Sj的相位角(即升交点与卫星的夹角)为，首先根据公式3进行第一步坐标系转换；
公式3
式中，为卫星到其升交点的经度差，定义为公式4，/>是一个标准化函数，x表示变量，将变量取值范围限定在/>，mod表示求余函数，/>为地球自转角速度，/>为升交点赤经，t为卫星运行时间，/>为卫星轨道倾角；L0表示轨道升交点初始经度；
公式4
其中，u表示卫星与其升交点之间的相位角。
根据卫星经纬度及高度h，将/>转换至笛卡尔坐标系(X,Y,Z)，参见公式5；
公式5
式中，(X,Y,Z)为卫星在笛卡尔坐标系下坐标，=6378.137km为地球半径，h为卫星轨道高度，/>为卫星星下点纬度值，/>为卫星星下点经度值，则卫星/>与卫星/>间距离/>定义为公式6；
公式6
式中，为卫星Si与卫星Sj间直线距离，/>、/>分别为卫星Si与卫星Sj在笛卡尔坐标系下坐标；
步骤S4，求解卫星轨道面升交点经度差；
基于公式3和公式4，卫星与卫星/>升交点的经度差可通过公式7计算；
公式7
式中，为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角，若向西则所覆盖的经度角为/>，mod为求余函数，/>表示卫星Sj的升交点经度值，表示卫星Si的升交点经度值。
步骤S5，计算面间链路跳数；
由于从一个平面到下一个平面的每一跳覆盖了一个角度，因此东向或西向的平面间跳数计算方式参见公式8；
公式8
式中，，表示x被四舍五入到最接近的整数，/>为西向平面间跳数，/>为东向平面间跳数；/>为相邻轨道面升交点赤经差值，/>为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角；
步骤S6，求解卫星轨道面内的卫星相位差；
由于每一次面内跳将相位角增加，每一次面间跳(向东)将相位角增加/>，因此目的卫星相位角/>可表示为公式9；
公式9
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为轨道平面间东向跳数，/>为轨道平面内东向跳数，/>为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>；为了获得面内链路跳数/>，需要计算相位角差被面内跳覆盖的部分/>，区分东向和西向两个方向；
公式10
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为向东传播所需跳数，/>为向西传播所需跳数，mod表示求余函数；
步骤S7，计算面内链路跳数；
由于卫星在轨道上的运行包括上行(自西南向东北)和下行(自西北向东南)，在上行和下行轨道上分别包括前向跳跃与后向跳跃，因此区分四个方向计算面内链路跳数；
公式11
其中，为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>为被西向面内跳所覆盖的相位角差值，/>为被东向面内跳所覆盖的相位角差值，|x|为取绝对值函数，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，/>为向东南方向的面内跳数量。
步骤S8，计算源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数即星间链路最小跳数；
以上步骤计算了可能的面间链路跳数与可能的面内链路跳数，因此，星间链路的最小跳数H可通过以上结果的组合求最小值获得；
公式12
式中，其中，H为源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数，min为取最小值函数，为向东方向的轨道平面间跳数量，/>为向西方向的轨道平面间跳数量，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，为向东南方向的面内跳数量。
本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，不依赖于专用网络仿真工具，通过解析的方式，在确定星座轨道信息和用户位置信息的基础上，计算在多个可能存在的传播方向上轨道内传播链路跳数和轨道间传播链路跳数，综合得到最短传播路径端到端跳数，具有较高的求解精度和较低的计算复杂度。
装置实施例
根据本发明实施例，提供了一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算装置，图6是本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算装置的示意图，如图6所示，根据本发明实施例的基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算装置具体包括：
确定模块70，用于确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；所述确定模块70具体用于：
根据轨道面数N、各轨道面卫星数M、轨道倾角、相位因子F确定低轨巨型星座构型；
设定端到端用户分别为源用户useri和目的用户userj，源用户对应的接入卫星为源卫星Si，目的用户对应接入卫星为目的卫星Sj，源用户useri和目的用户userj的经纬度分别为与/>；
判断两端点纬度是否满足公式1，若满足则确定能够根据传播路径分析计算网络端到端跳数，若不满足则确定端到端之间无法通过低轨巨型星座建立星间链路：
公式1；
其中，为轨道倾角，/>分别为源用户useri纬度、目的用户userj纬度，/>为低轨通信卫星覆盖圆域的半视场角。
第一计算模块72，用于通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；所述第一计算模块72具体用于：
设源用户useri和目的用户userj对应建链卫星Si、Sj的相位角为，根据公式2进行第一步坐标系转换：
公式2；
其中，为卫星到其升交点的经度差，，/>为轨道倾角，u表示卫星与其升交点之间的相位角；/>是一个标准化函数，将变量取值范围限定在/>，mod表示求余函数，x表示变量，/>为地球自转角速度，/>为升交点赤经，t为卫星运行时间，L0表示轨道升交点初始经度；
根据卫星经纬度及高度h，基于公式3将/>转换至笛卡尔坐标系(X,Y,Z)：
公式3；
其中，(X,Y,Z)为卫星在笛卡尔坐标系下坐标，为地球半径，h为卫星轨道高度，为卫星星下点纬度值，/>为卫星星下点经度值，则卫星Si与卫星Sj间距离dij定义为公式4：
公式4；
其中，dij为卫星Si与卫星Sj间直线距离，、/>分别为卫星Si与卫星Sj在笛卡尔坐标系下坐标；
基于公式2，卫星Si与卫星Sj升交点的经度差通过公式5计算：
公式5；
其中，为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角，若向西则所覆盖的经度角为/>，mod为求余函数，/>表示卫星Sj的升交点经度值，/>表示卫星Si的升交点经度值。
第二计算模块74，用于根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；所述第二计算模块74具体用于：
从一个平面到下一个平面的每一跳覆盖了一个角度，根据公式6计算东向或西向的平面间跳数：
公式6；
其中，，表示x被四舍五入到最接近的整数，/>为西向平面间跳数，/>为东向平面间跳数；/>为相邻轨道面升交点赤经差值，/>为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角；
每一次面内跳将相位角增加，每一次面间跳将相位角增加/>，根据公式7计算目的卫星相位角：
公式7；
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为轨道平面间东向跳数，/>为轨道平面内东向跳数，/>为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>；
为了获得面内链路跳数，根据公式8计算相位角差被面内跳覆盖的部分，区分东向和西向两个方向；
公式8；
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为向东传播所需跳数，/>为向西传播所需跳数，mod表示求余函数；
根据公式9区分四个方向计算面内链路跳数：
公式9；
其中，为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>为被西向面内跳所覆盖的相位角差值，/>为被东向面内跳所覆盖的相位角差值，|x|为取绝对值函数，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，/>为向东南方向的面内跳数量。
第三计算模块76，用于综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数。所述第三计算模块76具体用于：
根据公式10计算星间链路的最小跳数H：
公式10；
其中，H为源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数，min为取最小值函数，为向东方向的轨道平面间跳数量，/>为向西方向的轨道平面间跳数量，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，/>为向东南方向的面内跳数量。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的装置实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算方法，其特征在于，包括：
确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；
通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；
根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；
综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数，计算源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数即星间链路最小跳数H可通过以下组合求最小值获得；
公式10；
其中，H为源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数，min为取最小值函数，为向东方向的轨道平面间跳数量，/>为向西方向的轨道平面间跳数量，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，/>为向东南方向的面内跳数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路具体包括：
根据轨道面数N、各轨道面卫星数M、轨道倾角、相位因子F确定低轨巨型星座构型；
设定端到端用户分别为源用户useri和目的用户userj，源用户对应的接入卫星为源卫星Si，目的用户对应接入卫星为目的卫星Sj，源用户useri和目的用户userj的经纬度分别为与/>；
判断两端点纬度是否满足公式1，若满足则确定能够根据传播路径分析计算网络端到端跳数，若不满足则确定端到端之间无法通过低轨巨型星座建立星间链路：
公式1；
其中，为轨道倾角，/>分别为源用户useri纬度、目的用户userj纬度，/>为低轨通信卫星覆盖圆域的半视场角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差具体包括：
设源用户useri和目的用户userj对应建链卫星Si、Sj的相位角为，根据公式2进行第一步坐标系转换：
公式2；
其中，为卫星到其升交点的经度差，/>，为轨道倾角，u表示卫星与其升交点之间的相位角；/>是一个标准化函数，将变量取值范围限定在/>，mod表示求余函数，x表示变量，/>为地球自转角速度，/>为升交点赤经，t为卫星运行时间，L0表示轨道升交点初始经度；
根据卫星经纬度及高度h，基于公式3将/>转换至笛卡尔坐标系(X,Y,Z)：
公式3；
其中，(X,Y,Z)为卫星在笛卡尔坐标系下坐标，为地球半径，h为卫星轨道高度，/>为卫星星下点纬度值，/>为卫星星下点经度值，则卫星Si与卫星Sj间距离dij定义为公式4：
公式4；
其中，dij为卫星Si与卫星Sj间直线距离，、/>分别为卫星Si与卫星Sj在笛卡尔坐标系下坐标；
基于公式2，卫星Si与卫星Sj升交点的经度差通过公式5计算：
公式5；
其中，为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角，若向西则所覆盖的经度角为/>，mod为求余函数，/>表示卫星Sj的升交点经度值，表示卫星Si的升交点经度值。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数具体包括：
从一个平面到下一个平面的每一跳覆盖了一个角度，根据公式6计算东向或西向的平面间跳数：
公式6；
其中，，表示x被四舍五入到最接近的整数，/>为西向平面间跳数，/>为东向平面间跳数；/>为相邻轨道面升交点赤经差值，/>为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角；
每一次面内跳将相位角增加，每一次面间跳将相位角增加/>，根据公式7计算目的卫星相位角：
公式7；
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为轨道平面间东向跳数，/>为轨道平面内东向跳数，/>为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>；
为了获得面内跳数，根据公式8计算相位角差被面内跳覆盖的部分/>，区分东向和西向两个方向；
公式8；
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为向东传播所需跳数，/>为向西传播所需跳数，mod表示求余函数；
根据公式9区分四个方向计算面内链路跳数：
公式9；
其中，为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>为被西向面内跳所覆盖的相位角差值，/>为被东向面内跳所覆盖的相位角差值，|x|为取绝对值函数，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，为向东南方向的面内跳数量。
5.一种基于传播路径分析的LEO星座网络端到端跳数计算装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定低轨巨型星座构型，并确定端到端用户的经度和纬度，判断两端点纬度是否能够通过低轨巨型星座建立星间链路；
第一计算模块，用于通过坐标系转换求解卫星距，并求解卫星轨道面升交点经度差；
第二计算模块，用于根据卫星轨道面升交点经度差计算面间链路跳数，求解卫星相位差，根据所述卫星相位差计算面内链路跳数；
第三计算模块，用于综合面间链路跳数和面内链路跳数计算星间链路最小跳数，计算源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数即星间链路最小跳数H可通过以下组合求最小值获得；
公式10；
其中，H为源卫星节点到目的卫星节点转发的总跳数，min为取最小值函数，为向东方向的轨道平面间跳数量，/>为向西方向的轨道平面间跳数量，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，/>为向东南方向的面内跳数量。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
根据轨道面数N、各轨道面卫星数M、轨道倾角、相位因子F确定低轨巨型星座构型；
设定端到端用户分别为源用户useri和目的用户userj，源用户对应的接入卫星为源卫星Si，目的用户对应接入卫星为目的卫星Sj，源用户useri和目的用户userj的经纬度分别为与/>；
判断两端点纬度是否满足公式1，若满足则确定能够根据传播路径分析计算网络端到端跳数，若不满足则确定端到端之间无法通过低轨巨型星座建立星间链路：
公式1；
其中，为轨道倾角，/>分别为源用户useri纬度、目的用户userj纬度，/>为低轨通信卫星覆盖圆域的半视场角。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：
设源用户useri和目的用户userj对应建链卫星Si、Sj的相位角为，根据公式2进行第一步坐标系转换：
公式2；
其中，为卫星到其升交点的经度差，/>，为轨道倾角，u表示卫星与其升交点之间的相位角；/>是一个标准化函数，将变量取值范围限定在/>，mod表示求余函数，x表示变量，/>为地球自转角速度，/>为升交点赤经，t为卫星运行时间，L0表示轨道升交点初始经度；
根据卫星经纬度及高度h，基于公式3将/>转换至笛卡尔坐标系(X,Y,Z)：
公式3；
其中，(X,Y,Z)为卫星在笛卡尔坐标系下坐标，为地球半径，h为卫星轨道高度，/>为卫星星下点纬度值，/>为卫星星下点经度值，则卫星Si与卫星Sj间距离dij定义为公式4：
公式4；
其中，dij为卫星Si与卫星Sj间直线距离，、/>分别为卫星Si与卫星Sj在笛卡尔坐标系下坐标；
基于公式2，卫星Si与卫星Sj升交点的经度差通过公式5计算：
公式5；
其中，为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角，若向西则所覆盖的经度角为/>，mod为求余函数，/>表示卫星Sj的升交点经度值，表示卫星Si的升交点经度值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：
从一个平面到下一个平面的每一跳覆盖了一个角度，根据公式6计算东向或西向的平面间跳数：
公式6；
其中，，表示x被四舍五入到最接近的整数，/>为西向平面间跳数，/>为东向平面间跳数；/>为相邻轨道面升交点赤经差值，/>为从源卫星节点所在轨道面向东到达目的卫星轨道面是所覆盖的经度角；
每一次面内跳将相位角增加，每一次面间跳将相位角增加/>，根据公式7计算目的卫星相位角：
公式7；
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为轨道平面间东向跳数，/>为轨道平面内东向跳数，/>为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>；
为了获得面内跳数，根据公式8计算相位角差被面内跳覆盖的部分/>，区分东向和西向两个方向；
公式8；
其中，为面间跳导致的相位角变化值，/>为向东传播所需跳数，/>为向西传播所需跳数，mod表示求余函数；
根据公式9区分四个方向计算面内链路跳数：
公式9；
其中，为同一轨道面内两颗相邻卫星间相位角差值，/>为被西向面内跳所覆盖的相位角差值，/>为被东向面内跳所覆盖的相位角差值，|x|为取绝对值函数，/>为向西北方向的面内跳数量，/>为向东北方向的面内跳数量，/>为向西南方向的面内跳数量，为向东南方向的面内跳数量。
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