CN116722910A - 一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法 - Google Patents

一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，涉及卫星通信星上载荷处理领域。一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，涉及到的功能实体包括LEO传感器平台、LEO处理计算平台、GEO信息分发平台、主站、小站等。本发明中，LEO传感器平台根据主站的任务规划结果完成原始图像信息的获取，而后由多个LEO卫星处理计算平台协同工作，共同完成原始图像信息的计算处理形成目标图像信息，并发送至GEO信息分发平台，GEO信息分发平台根据主站的任务规划结果，完成目标图像信息到不同小站的广播分发。本发明支持高低轨卫星联合信息处理，大大增加了信息分发的时效性和可用性，可充分利用卫星网络的处理资源和计算资源。

Description

一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法
技术领域
本发明涉及卫星通信星上载荷处理领域的一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，具备高低轨卫星联合处理原始图像信息并实现对处理后的原始图像信息的广播分发的功能。
背景技术
传统的广播分发方法主要有两种，一种是通过透明卫星节点实现原始图像信息的广播分发，卫星节点不做任何处理；另一种是通过星上处理卫星节点实现原始图像信息的广播分发，但是该方法只能支持单个卫星的处理。以上两种广播分发方法均存在缺点，第一种方法对原始图像信息的处理需要在地面进行，大大增加了广播分发的时延，无法满足信息的时效性，第二种方法虽然能够在星上完成原始图像信息的处理，但是当本卫星节点处理能力受限时，会降低信息处理的容量，同样也会增加广播分发的时延。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法。本发明可综合高轨卫星和低轨卫星的处理资源，最大化的利用了卫星网络，保证原始图像信息处理和广播分发的时效性，大大增加了处理后的原始图像信息的可用性。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，包括以下步骤：
(1)主站对LEO传感器平台进行任务规划，生成LEO传感器平台信息获取参数；
(2)LEO传感器平台依据信息获取参数，获取原始图像信息；
(3)LEO传感器平台将原始图像信息发送至LEO处理计算平台，LEO处理计算平台将原始图像信息存储到本地，并根据原始图像信息参数判断本星LEO处理计算平台是否能够单独处理；
(4)若本星LEO处理计算平台能够单独处理，则由本星LEO处理计算平台对原始图像信息进行处理，否则，本星LEO处理计算平台和它星LEO处理计算平台对原始图像信息进行协同处理，生成目标图像信息；
(5)主站对GEO信息分发平台进行任务规划，GEO信息分发平台设置广播分发参数配置属性；
(6)LEO处理计算平台将目标图像信息通过LEO高低轨互通卫星发送至GEO信息分发平台；
(7)GEO信息分发平台接收目标图像信息，并根据任务规划结果将目标图像信息存放到GEO信息分发平台存储器的相应位置；
(8)GEO信息分发平台生成广播分发任务，根据广播分发目标属性，将目标图像信息分发至不同的小站。
其中，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(401)若本星LEO处理计算平台能够单独处理，则由本星LEO处理计算平台对原始图像信息进行处理，生成目标图像信息；若本星LEO处理计算平台由于无法单独完成处理或者处理时间超过阈值，则本星LEO处理计算平台根据原始图像信息参数属性和它星LEO处理计算平台的处理能力对原始图像信息进行切片；
(402)本星LEO处理计算平台将切片后的原始图像信息分别通过低轨星间链路发送至它星LEO处理计算平台；
(403)它星LEO处理计算平台分别对切片后的原始图像信息进行边缘计算处理，得出切片后的目标图像信息，并分别通过低轨星间链路发送至本星LEO处理计算平台；
(404)本星LEO处理计算平台对多个它星LEO处理计算平台处理完成的切片后的目标图像信息进行融合，恢复出完整的目标图像信息。
其中，所述的步骤(8)具体包括以下步骤：
(801)GEO信息分发平台获取情报分发参数，参数内容包括分发区域、分发内容、分发时间、信息大小和分发速率，根据分发参数生成广播分发任务；
(802)GEO信息分发平台根据广播分发任务，将目标图像信息分别从存储中进行读取，并生成广播分发专用数据帧；
(803)GEO信息分发平台将广播分发专用数据帧发送到不同的小站。
其中，原始图像信息包括原始视频信息、原始码流信息、原始电子信息、原始水声侦察信息、原始雷达探测信息和原始通信侦察信息。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明支持高低轨卫星联合信息处理，大大增加了信息分发的时效性和可用性。
2、本发明可充分利用卫星网络的处理资源和计算资源。
3、本发明可支持星上对于图像原始信息的完全处理，不依赖于地面计算处理资源。
4、本发明在原始图像信息处理上有很大的灵活性。
附图说明
图1是本发明的高低轨卫星联合处理与广播分发架构图。
图2是本发明的高低轨卫星联合处理与广播分发数据交互流程图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2和具体实施例对本发明做进一步的说明。
一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，包括以下步骤：
(1)主站对LEO传感器平台进行任务规划，生成LEO传感器平台信息获取参数；
LEO传感器平台根据任务规划的相关参数，实时获取当前区域内的原始图像信息。图1中，若LEO7部署了LEO传感器平台，则由LEO7进行原始图像信息的获取。
(2)LEO传感器平台依据信息获取参数，获取原始图像信息；
LEO传感器平台可通过预警、探测、侦察等方式获取原始图像信息，本发明可支持原始视频信息、原始码流信息、原始电子信息、原始水声侦察信息、原始雷达探测信息、原始通信侦察信息等多种原始信息。
(3)LEO传感器平台将原始图像信息发送至LEO处理计算平台，LEO处理计算平台将原始图像信息存储到本地，并根据原始图像信息参数判断本星LEO处理计算平台是否能够单独处理；
LEO处理计算平台将原始图像信息存储到的本地的目的是为了判断待处理的原始图像信息的大小、需要的处理资源、本星的LEO处理计算平台是否能够独立处理以及是否需要它星LEO处理计算平台协同处理。图1中，原始图像信息通过LEO7发送至邻近的部署了LEO处理计算平台的LEO8。
(4)若本星LEO处理计算平台能够单独处理，则由本星LEO处理计算平台对原始图像信息进行处理，否则，本星LEO处理计算平台和它星LEO处理计算平台对原始图像信息进行协同处理，生成目标图像信息；
若本星LEO处理计算平台可单独完成原始图像信息的处理，则由本星LEO处理计算平台单独处理。若本星LEO处理计算平台无法单独完成处理或者处理时延较大，则可由它星LEO处理计算平台协同处理。图1中，LEO8、LEO5、LEO2、LEO3、LEO6协同处理原始图像信息。LEO8需要完成的主要功能包括：根据软件算法对原始图像信息进行切片，对部分切片原始图像信息进行处理，收集它星LEO处理计算平台处理后的切片原始图像信息并进行融合。
具体包括以下步骤：
(401)若本星LEO处理计算平台能够单独处理，则由本星LEO处理计算平台对原始图像信息进行处理，生成目标图像信息；若本星LEO处理计算平台由于无法单独完成处理或者处理时间超过阈值，则本星LEO处理计算平台根据原始图像信息参数属性和它星LEO处理计算平台的处理能力对原始图像信息进行切片；
(402)本星LEO处理计算平台将切片后的原始图像信息分别通过低轨星间链路发送至它星LEO处理计算平台；
(403)它星LEO处理计算平台分别对切片后的原始图像信息进行边缘计算处理，得出切片后的目标图像信息，并分别通过低轨星间链路发送至本星LEO处理计算平台；
(404)本星LEO处理计算平台对多个它星LEO处理计算平台处理完成的切片后的目标图像信息进行融合，恢复出完整的目标图像信息。
(5)主站对GEO信息分发平台进行任务规划，GEO信息分发平台配置本平台相关分发和配置属性；
(6)LEO处理计算平台将目标图像信息通过LEO高低轨互通卫星发送至GEO信息分发平台；
由于LEO卫星经由部分卫星节点可通过高低轨星间链路与GEO进行互通，因此，需要LEO高低轨互通卫星进行中继传输。图1中，LEO8将目标图像信息经过LEO9中继传输发送至GEO0。
(7)GEO信息分发平台接收目标图像信息，并根据任务规划结果将目标图像信息存放到GEO信息分发平台存储器的相应位置；
(8)GEO信息分发平台生成广播分发任务，根据任务号等广播分发目标属性，将目标图像信息分发至不同的小站；
具体包括以下步骤：
(801)GEO信息分发平台获取情报分发参数，参数内容主要包括分发区域、分发内容、分发时间、信息大小、分发速率等内容，并根据分发参数生成广播分发任务；
(802)GEO信息分发平台根据广播分发任务，将目标图像信息分别从存储中进行读取，并生成广播分发专用数据帧；
(803)GEO信息分发平台将广播分发专用数据帧发送到不同的小站。
通过以上步骤，由高低轨卫星协同处理，共同完成原始图像信息的广播分发任务。
LEO传感器平台、LEO处理计算平台、LEO高低轨互通平台、GEO信息分发平台、主站和小站均是卫星系统中的重要组成部分，需要在卫星上部署相关处理器和计算处理软件。本发明的技术流程，我们在OPENNET仿真环境中进行实际测试，测试结果表明：在原始图像信息较大的情况下，本发明呈现的广播分发方法会大大增加处理后原始图像信息广播分发的时效性，完全符合我们的要求，得到了非常满意的结果。

Claims (4)

1.一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)主站对LEO传感器平台进行任务规划，生成LEO传感器平台信息获取参数；
(2)LEO传感器平台依据信息获取参数，获取原始图像信息；
(3)LEO传感器平台将原始图像信息发送至LEO处理计算平台，LEO处理计算平台将原始图像信息存储到本地，并根据原始图像信息参数判断本星LEO处理计算平台是否能够单独处理；
(4)若本星LEO处理计算平台能够单独处理，则由本星LEO处理计算平台对原始图像信息进行处理，否则，本星LEO处理计算平台和它星LEO处理计算平台对原始图像信息进行协同处理，生成目标图像信息；
(5)主站对GEO信息分发平台进行任务规划，GEO信息分发平台设置广播分发参数配置属性；
(6)LEO处理计算平台将目标图像信息通过LEO高低轨互通卫星发送至GEO信息分发平台；
(7)GEO信息分发平台接收目标图像信息，并根据任务规划结果将目标图像信息存放到GEO信息分发平台存储器的相应位置；
(8)GEO信息分发平台生成广播分发任务，根据广播分发目标属性，将目标图像信息分发至不同的小站。
2.根据权利要求1所述的一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
(401)若本星LEO处理计算平台能够单独处理，则由本星LEO处理计算平台对原始图像信息进行处理，生成目标图像信息；若本星LEO处理计算平台由于无法单独完成处理或者处理时间超过阈值，则本星LEO处理计算平台根据原始图像信息参数属性和它星LEO处理计算平台的处理能力对原始图像信息进行切片；
(402)本星LEO处理计算平台将切片后的原始图像信息分别通过低轨星间链路发送至它星LEO处理计算平台；
(403)它星LEO处理计算平台分别对切片后的原始图像信息进行边缘计算处理，得出切片后的目标图像信息，并分别通过低轨星间链路发送至本星LEO处理计算平台；
(404)本星LEO处理计算平台对多个它星LEO处理计算平台处理完成的切片后的目标图像信息进行融合，恢复出完整的目标图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，其特征在于，所述的步骤(8)具体包括以下步骤：
(801)GEO信息分发平台获取情报分发参数，参数内容包括分发区域、分发内容、分发时间、信息大小和分发速率，根据分发参数生成广播分发任务；
(802)GEO信息分发平台根据广播分发任务，将目标图像信息分别从存储中进行读取，并生成广播分发专用数据帧；
(803)GEO信息分发平台将广播分发专用数据帧发送到不同的小站。
4.根据权利要求1所述的一种基于高低轨卫星联合处理的天基广播分发方法，其特征在于，原始图像信息包括原始视频信息、原始码流信息、原始电子信息、原始水声侦察信息、原始雷达探测信息和原始通信侦察信息。
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