多轨道卫星联合组网系统及卫星通信方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多轨道卫星联合组网系统，包括高轨卫星及与其通信的中轨道卫星或者低轨道卫星，所述高轨卫星、中轨道卫星或者低轨道卫星上均设有实现通信的半全向天线，所述高轨卫星的半全向天线向下发射，所述中轨道卫星或者低轨道卫星的半全向天线向上发射。本发明专利技术还提供了一种卫星通信方法，将卫星间的星间通信链路协议设计为分时隙的应答确认与退避机制。本发明专利技术的有益效果是：提出了具体的通信协议，实现了多层轨道卫星网络的组网与通信。

【技术实现步骤摘要】
多轨道卫星联合组网系统及卫星通信方法
本专利技术涉及通信方法，尤其涉及一种多轨道卫星联合组网系统及卫星通信方法。
技术介绍
高轨通信卫星：特指地球同步轨道通信卫星。用位于赤道上方35800km的对地同步卫星开展通信业务的条件。在这个高度上，一颗卫星可以覆盖三分之一个地球，形成一个区域性通信系统，该区域性通信系统可以为其卫星覆盖范围内的任何地点提供服务。静止卫星上的天线所辐射的电波，对地球的覆盖区域基本是稳定的，在这个覆盖区内，任何地球站之间可以实现24小时不间断通信。因此,同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信，如电话通信、电视节目的转播等，但也用于海上移动通信，不过，它不象陆上蜂窝移动通信那样有那么多的基站，只有卫星是一座大的空中中继，移动业务交换中心依然设在岸上（称为岸站，或地面站或地球站、关口站、信关站）。海上移动终端之间（即船舶与船舶之间）的通信，需经卫星两跳后才能实现，例如，如果甲船需同乙船联系，那么，甲船将信号发至卫星，经卫星一跳到达岸站上的移动业务交换中心，然后，岸站又将信号发至卫星，再经卫星一跳到达乙船。低轨卫星星座：即低轨道卫星系统，一般是指多个卫星构成的的大型的卫星系统，其中卫星的分布称之为卫星星座。低轨道卫星可以用于通讯，卫星的轨道高度低使得传输延时短，路径损耗小。多个卫星组成的通讯系统可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效。蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。低轨道卫星是近年兴起的卫星移动通信系统。由于低轨卫星和地球不同步，所以星座在不断的变化，各卫星的相对位置也在不断的变化之中。天线波束：天线方向图的主瓣。通信时，收发信机的天线方向要对准。波束越宽越容易相互对准，但波束宽代表能收到信号的方向角大，更容易受到其他卫星信号的干扰。地球同步轨道位置资源稀缺：由于地球上空的同步轨道只有一个，为了防止同步轨道上的卫星信号之间的相互干扰，国际电联（ITU）曾规定每两颗同步卫星之间至少要有3°的间隔，这样整个同步轨道最多只能同时容纳120颗同步卫星。现在为了提高同步轨道的利用率，采用2°的间隔，故可同时容纳180颗同步卫星，这其中还包括了大量可用性不高的海洋上空的位置。通信卫星是实现全球通信覆盖的最有效方案之一，目前成熟的通信卫星系统主要以同步地球轨道卫星（高轨卫星）为主，如国际海事卫星组织（Inmarsat）、国际通信卫星组织（Intelsat）等，承担了主要的卫星通信任务。此外，也有一些低轨通信卫星组成星座为地面用户提供通信服务，如铱星系统（Iridium）。但目前各高轨卫星系统和低轨卫星系统都是独立成网，互相间并无联系。亚太系列卫星是我国自主可控的面向国际服务的高轨通信卫星，目前已成熟运行多年，近期，我国中国航天科技集团、中国航天科工集团启动低轨通信卫星星座组网计划“鸿雁”和“虹云”，这使我国未来将同时拥有了高轨和低轨通信卫星。高轨卫星和低轨卫星各有优势和不足，同步轨道的高轨卫星能够稳定保持在固定区域的上空，且覆盖面大，三颗卫星便可覆盖全球，具有广覆盖、连接稳定的优势；但由于卫星距离地球遥远，导致通信传播时延明显；同时，由于卫星与地球的相对位置是赤道上空的固定位置，导致所有的地球同步轨道卫星都无法有效覆盖两极地区；最后，由于地球同步轨道位置稀缺，频率资源有限，即使近年来高通量卫星投入使用，但有限数量的地球同步轨道卫星仍然无法满足日益增长的通信需求，且缺口巨大。低轨卫星通信时延短，卫星数量多，可提供的总接入容量大，但由于其无法保持与地球保持相对静止，一直绕地飞行，因此其通信链路稳定性不如地球同步轨道卫星，同时对终端天线的信号跟踪能力有着较高要求，这大大增加了用户终端成本。高低轨卫星优劣势具有极强的互补性，因此，如何提供一种高低轨卫星联合组网方法，达到有效利用空间基础设施，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。为了解决上述问题，现有技术给出了如下方案：1、公开号为104780569A，名称为“多层卫星网络信道资源管理方法”的专利，其主要目的是设计了一种多层卫星网络信道资源管理方法，该方案的多层卫星即高轨卫星和中轨道卫星或者低轨道卫星。其首先提出了一段时间小区内允许接入新呼叫用户业务量的预测模型，预测了允许接入业务量，为不同用户接入多层卫星网络提供了决策支持；然后针对多层卫星网络进行信道资源分配，提高了整个卫星网络的信道资源利用率；再利用博弈论改进用户接入优先级策略，保证高优先级用户接入的同时，提高了整体用户满意度。但是，公开号为104780569A，名称为“多层卫星网络信道资源管理方法”的专利，只给出了用户根据不同业务和优先级接入各层（高轨或中低轨）卫星网络时选择方法和策略，并没有给出其多层卫星网络是如何组网的，即高轨卫星和中轨道卫星或者低轨道卫星的网络架构和通信协议。2、公开号为107872348A，名称为：“一种面向天地一体化网络的分域层次化控制方法、装置和系统”的专利，其主要目的是设计一种面向天地一体化网络的分域的层次化控制方法、装置和系统。该方法在天地一体化网络中，通过将各网络传输设备节点信息进行上报，即最底层设备信息上报到下层控制器，再由下层控制器进行汇总上报到上层控制器，各层控制器得到自己管辖网络范围内的网络详细信息。在进行网络管理时，每个控制器负责自己管辖网络区域内的所有业务，业务跨域时由业务节点选择能够覆盖完整跨域区域的控制器进行管理，利用从管理者或上层控制器得到的相关控制策略进行计算，得到结果控制器下发给业务节点。其方案称满足了天地一体化信息系统需要混合化的管理模式，即在终端统一管理的基础上，各终端组、自治域中仍然具有一定程度的单独管理能力。但是，公开号为107872348A，名称为“一种面向天地一体化网络的分域层次化控制方法、装置和系统”的专利，只设计了卫星网络的上层控制器、下层控制器、底层节点的分层管理机制及其管理内容（如路由算法和网络资源分配算法），也没有考虑多层卫星网络的组网方法及卫星间通信的协议设计。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种多轨道卫星联合组网系统及卫星通信方法。本专利技术提供了一种多轨道卫星联合组网系统，包括高轨卫星及与其通信的中轨道卫星或者低轨道卫星，所述高轨卫星、中轨道卫星或者低轨道卫星上均设有实现通信的半全向天线，所述高轨卫星的半全向天线向下发射，所述中轨道卫星或者低轨道卫星的半全向天线向上发射。本专利技术还提供了一种卫星通信方法，将卫星间的星间通信链路协议设计为分时隙的应答确认与退避机制。作为本专利技术的进一步改进，所述分时隙的应答确认与退避机制包括以下步骤：S1、初始化，卫星间的星间链路收发信机接受授时同步，各卫星的计数器归零，各卫星时间同步后，将时间分成长度为t的时隙，时隙t是任意一个时间长度，时隙t包括数据包传输时间和ACK/NACK信号传输时间，其中，ACK是指数据传输成功，NACK是指数据传输失败；S2、在时隙t的开始，卫星A检查是否有未尝试发送过的数据，如果没有，则返回步骤S2，如果有，则进入下一步骤；S3、在避让计数集中随机选取一个数字a,a是避让计数集中的自然数,该避让计数集有如下特点：它是一个自然数的集合，里面所有两两数字的和都不等于集合中的另一个数字，卫星A将倒数的计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轨道卫星联合组网系统，其特征在于：包括高轨卫星及与其通信的中轨道卫星或者低轨道卫星，所述高轨卫星、中轨道卫星或者低轨道卫星上均设有实现通信的半全向天线，所述高轨卫星的半全向天线向下发射，所述中轨道卫星或者低轨道卫星的半全向天线向上发射。

【技术特征摘要】
1.一种多轨道卫星联合组网系统，其特征在于：包括高轨卫星及与其通信的中轨道卫星或者低轨道卫星，所述高轨卫星、中轨道卫星或者低轨道卫星上均设有实现通信的半全向天线，所述高轨卫星的半全向天线向下发射，所述中轨道卫星或者低轨道卫星的半全向天线向上发射。2.一种卫星通信方法，其特征在于：将卫星间的星间通信链路协议设计为分时隙的应答确认与退避机制。3.根据权利要求2所述的卫星通信方法，其特征在于：所述分时隙的应答确认与退避机制包括以下步骤：S1、初始化，卫星间的星间链路收发信机接受授时同步，各卫星的计数器归零，各卫星时间同步后，将时间分成长度为t的时隙，时隙t是任意一个时间长度，时隙t包括数据包传输时间和ACK/NACK信号传输时间，其中，ACK是指数据传输成功，NACK是指数据传输失败；S2、在时隙t的开始，卫星A检查是否有未尝试发送过的数据，如果没有，则返回步骤S2，如果有，则进入下一步骤；S3、在避让计数集中随机选取一个数字a,a是避让计数集中的自然数,该避让计数集有如下特点：它是一个自然数的集合，里面所有两两数字的和都不等于集合中的另一个数字，卫星A将倒数的计数器...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞立新，冯建元，李杰，宋振林，
申请(专利权)人：亚太卫星宽带通信深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44