一种用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法及低轨导航卫星星座与流程

本发明总的来说涉及卫星通信。具体而言，本发明涉及一种用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法及低轨导航卫星星座。

背景技术：

1、低轨导航卫星系统在传统的地面测运控模式下，通过地面监测站和数据中心采集、处理导航原始观测数据，并生成导航数据。这些导航数据随后通过地面上注站逐步传输给经过地面上注站上空的卫星。然而，这种传统的地面测运控模式受到例如信号传输时延和卫星过境时长等因素的影响，大大限制了星历更新频率。

2、针对上述问题，现有技术中低轨导航卫星星座采用星间链路进行星间测距、传递测距信息以及转发测控信号，这降低了卫星对地面测运控系统的依赖，使其能够实现自主导航或星地联合定轨，从而实现全球星座的实时监控和运维。低轨导航卫星星座利用星间链路，能够增加导航星历注入频次，传递时间同步信息和完好性检测信息，从而提高了卫星自身定轨和轨道预报的精度，进而提高了导航、定位和授时服务的可靠性。然而，由于低轨导航卫星网络的拓扑结构在运行期间会不断发生变化，传统路由技术仍存在重构时间长、资源利用率低的问题。

技术实现思路

1、为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种1.一种用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，包括下列步骤：

2、根据导航卫星星座与地面站之间的相对关系以及优先级确定星地接口卫星以及地面站；

3、确认导航卫星星座的位置之间的星间链路状态，其中当星间链路状态出现异常时进行异常自愈；以及

4、根据建链策略遍历导航卫星星座的卫星之间的互联路径以选取最优数据传输路径并且生成路由表。

5、在本发明一个实施例中规定，所述建链策略包括：

6、同一轨道面的相邻卫星进行前后向建链；和/或

7、不同轨道面的卫星在运动方向相同时进行左右向建链。

8、在本发明一个实施例中规定，根据导航卫星星座与地面站之间的相对关系以及优先级确定星地接口卫星以及地面站包括下列步骤：

9、将导航卫星星座中的卫星以及地面站进行编号，并且按照卫星编号从小到大、地面站编号从小到大的顺序设置路由；以及

10、当卫星对多个地面站可见时，按照地面站的编号从小到大的优先级选择空闲的地面站进行数据传输。

11、在本发明一个实施例中规定，当对卫星可见的地面站均处于占用状态时，所述卫星使用路由的方式向地面站进行数据传输。

12、在本发明一个实施例中规定，当星间链路状态出现异常时进行异常自愈包括：

13、当第一卫星与第二卫星的通信端口出现拥塞时，由第一卫星将缓存的路由信息封装后通过星载路由器进行分发，并且通过其它端口进行路由转发。

14、在本发明一个实施例中规定，当星间链路状态出现异常时进行异常自愈还包括：

15、当第一卫星与第二卫星的未连接时间超出阈值时，由第一卫星向第二卫星发送网络通信包，当第一卫星未收到第二卫星的应答时，判断第一卫星与第二卫星之间的星间链路出现故障；以及

16、当第一卫星与第二卫星之间的星间链路出现故障时，由第一卫星将星历信息通过与第二卫星以外的其余卫星之间的星间链路以及路由规划发送至第二卫星，第二卫星根据自身位置以及第一卫星的星历信息推算当前时刻第一卫星的位置并且调整通信指向，向第一卫星方向发送网络通信包以重新建立连接。

17、在本发明一个实施例中规定，当星间链路状态出现异常时进行异常自愈还包括：

18、将星间链路的拥塞信息和故障信息通过路由发送至地面站，地面站根据星间链路的状态更新导航卫星星座的卫星网络拓扑。

19、在本发明一个实施例中规定，根据建链策略遍历导航卫星星座的卫星之间的互联路径以选取最优数据传输路径包括：

20、根据导航卫星星座的卫星网络拓扑，以卫星之间的星间传输距离为权重，遍历导航卫星星座的所有卫星通过星地接口卫星与地面站之间的传输路径，根据星间传输距离以及数据传输条数确定最优数据传输路径并且生成路由表。

21、在本发明一个实施例中规定，所述用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法还包括：

22、由地面站根据路由表将上行数据广播至导航卫星星座；

23、将星上生成的载荷数据根据路由表汇集至星地接口卫星，并且通过星地接口卫星将载荷数据传输至地面站。

24、本发明还提出一种低轨导航卫星星座，该星座被配置为执行根据所述用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法的步骤。

25、本发明至少具有如下有益效果：

26、(1)针对低轨导航卫星网络拓扑结构的规律性和可预测性，提供了网络传输动态路径规划和自愈方法，从而能够有效应对星座网络拓扑变化，大大降低了星间网络的重构时间、提升了资源利用率。

27、(2)基于预测的路径切换机制，根据卫星飞行轨迹预测星间链路的可用时间，判断当前传输路径的可用寿命。在当前路径断开之前及时触发路由重构，为当前传输寻找备用路径，避免传输中断。

28、(3)降低了卫星对地面测运控系统的依赖，实现自主导航或星地联合定轨，全球星座的实时监控和运维。

29、(4)通过星间链路增加导航星历注入频次，传递时间同步信息和完好性检测信息，提高卫星自身定轨和轨道预报的精度，进而提高导航、定位和授时服务的可靠性。

技术特征：

1.一种用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，所述建链策略包括：

3.根据权利要求1所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，根据导航卫星星座与地面站之间的相对关系以及优先级确定星地接口卫星以及地面站包括下列步骤：

4.根据权利要求3所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，当对卫星可见的地面站均处于占用状态时，所述卫星使用路由的方式向地面站进行数据传输。

5.根据权利要求4所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，当星间链路状态出现异常时进行异常自愈包括：

6.根据权利要求5所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，当星间链路状态出现异常时进行异常自愈还包括：

7.根据权利要求6所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，当星间链路状态出现异常时进行异常自愈还包括：

8.根据权利要求7所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，根据建链策略遍历导航卫星星座的卫星之间的互联路径以选取最优数据传输路径包括：

9.根据权利要求1所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法，其特征在于，还包括：

10.一种低轨导航卫星星座，其特征在于，该星座被配置为执行根据权利要求1-9之一所述的用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法的步骤。

技术总结本发明涉及卫星通信技术领域，提出一种用于低轨导航卫星的数据传输路径规划方法及低轨导航卫星星座。该方法包括下列步骤：根据导航卫星星座与地面站之间的相对关系以及优先级确定星地接口卫星以及地面站；确认导航卫星星座的位置之间的星间链路状态，其中当星间链路状态出现异常时进行异常自愈；以及根据建链策略遍历导航卫星星座的卫星之间的互联路径以选取最优数据传输路径并且生成路由表。本发明针对低轨导航卫星网络拓扑结构的规律性和可预测性，提供了网络传输动态路径规划和自愈方法，能够有效应对星座网络拓扑变化，大大降低了星间网络的重构时间、提升了资源利用率。技术研发人员：张悦,梁尔涛,袁俊军受保护的技术使用者：火眼位置数智科技服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29