一种基于星下点实现TDMA的方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于星下点实现TDMA的方法及实现该方法的系统，通过将星下点作为参考点的方式，实现卫星时间同步的简易方式，同时满足多个地球站在同一时间点运作的目的。其中，实现方法的系统包括：网控管理单元、主站设备、地球站设备，三者之间，以星下点的参考地球站设备为参考点，利用网控管理单元计算和配置系统整体的参数，主站设备发送链路数据和反向接受地球站的突发数据，实现地球站时钟的同步，进一步实现突发数据的发送在规定时隙内完成的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于星下点实现TDMA的方法及系统
本专利技术涉及一种基于星下点实现TDMA的方法及系统，特别是涉及卫星通信技术的领域。
技术介绍
随着科学技术的发展，卫星通信在偏远地区、岛屿、森林等区域占有重要的地位。在“万物互联”的趋势下，地球站设备运作时间的一致性，成了卫星通信过程中，任意时间、任意地点数据交互的基础。但现有技术中，卫星TDMA技术的实现复杂，且依赖于调制解调芯片的功能，当地球站数量过大时，每个地球站均配备TDMA调制解调器，且TDMA系统实现复杂，对硬件精度要求高，因此将会带来巨大的成本，导致投资较大。同时，卫星到地面地球站的超远距离带来了信号的传输时延，且不同位置的传输延时也不相同，这给地球站设备之间的同步，也带了不可忽视的问题。
技术实现思路
专利技术目的：一个目的是提出一种基于星下点实现TDMA的方法，以解决现有技术存在的上述问题。进一步目的是提出一种实现上述方法的系统。技术方案：一种基于星下点实现TDMA的方法，包括以下步骤：步骤一：确定参考地球站设备；步骤二：获取距离参数；步骤三：确定时延；步骤四：校对设备时间一致。在进一步的实施例中，所述步骤一进一步为：根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站设备为参考地球站设备，模拟接收主站设备发出的TDM，辅助地球站进行时钟同步。其中所述主站设备前向为FDMA调制器，发送TDM载波，返向是突发解调器，接收地球站突发的载波；所述TDM载波包含控制帧和数据帧两种；所述地球站设备前向为FDMA解调器，接收TDM载波，返向是突发调制器，在对应时隙内突发载波，还具备GPS/北斗定位，实时将设备所在地的经纬度反馈给设备。在进一步的实施例中，所述步骤二进一步为：根据选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离，以及地球站所处位置至卫星的距离；其中地球站所处位置至卫星的距离计算方式为：式中，表示选定卫星所在的经度，表示地球站所在的经度，表示地球站所在的纬度，表示地球的半径，表示选定卫星到地心的距离；星下点到卫星的距离计算方式为：式中，表示地球的半径，表示选定卫星到地心的距离。在进一步的实施例中，所述步骤三进一步为：根据地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延，其中的如下表达式所示：式中，表示星下点到卫星的距离，表示地球站所处位置至卫星的距离，表示光速。在进一步的实施例中，所述步骤四进一步为：根据系统零点与地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延，判断数据发送对应时隙中的数据发送时刻，从而根据计算出的发送时刻，校对地球站设备的时间；地球站接收到控制帧后，根据当前时刻地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延、地球站自身的处理时延和等待时延计算出整个地球站当前帧的系统零点；所述地球站当前帧的系统零点为：式中，表示当前时刻，表示地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延，表示地球站自身的处理时延，表示等待时延；当前时刻地球站距离当前帧的系统零点的时间为：式中，表示当前时刻，表示相对时延，表示地球站自身的处理时延，表示等待时延，表示地球站当前帧的系统零点；比较地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延和发送起始保护时间的大小，当时，地球站在进入分配时隙前发送数据；在第零时隙发送的地球站在系统零点前发送数据；当时，地球站在各自时隙内，即时刻发送数据；其中所述等待时延根据当前系统中，地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延和每个时隙的发送起始保护时间设置，当时，；时，。一种基于星下点实现TDMA的系统，用于实现上述所述方法，包括以下模块：用于获取数据信息的第一模块；用于处理距离信息的第二模块；用于确定数据发送时间的第三模块；用于实现设备统一的第四模块。在进一步的实施例中，所述第一模块进一步包括数据采集模块、数据存储模块；所述数据采集模块用于获取选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息，具体包括主站设备的FDMA调制器、地球站设备的FDMA解调器、主站设备的突发解调器、地球站设备的突发解调器；所述数据存储模块用于存储选定卫星的经纬度计算星下点参考地球站到卫星的距离信息、地球站所处位置至卫星的距离信息、地球站自身的处理时延信息、等待时延信息、地球站当前帧的系统零点信息、地球站当前帧的系统零点信息；所述主站设备的FDMA调制器用于发送TDM载波；所述主站设备的突发解调器用于接收地球站突发的载波；所述地球站设备的FDMA解调器用于接收TDM载波；所述地球站设备的突发解调器用于在对应时隙内突发载波，同时具备GPS/北斗定位，并实时将设备所在地的经纬度反馈给设备；所述参考地球站设备是根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站设备。在进一步的实施例中，所述第二模块进一步根据第一模块获取到的数据信息进行距离参数的计算，进一步包括距离模块一、距离模块二；所述距离模块一用于计算地球站所处位置至卫星的距离；所述距离模块二用于计算星下点到卫星的距离。其中地球站所处位置至卫星的距离计算方式为：式中，表示选定卫星所在的经度，表示地球站所在的经度，表示地球站所在的纬度，表示地球的半径，表示选定卫星到地心的距离；星下点到卫星的距离计算方式为：式中，表示地球的半径，表示选定卫星到地心的距离。在进一步的实施例中，所述第三模块进一步包括用于配置地球站站点数量、返向链路的业务速率、帧周期、时隙周期、等待时延参数的网控管理单元。网控管理单元进一步根据业务速率、支持地球站数量决定返向链路的帧周期、每帧时隙数、和时隙周期。其中每帧时隙数等于地球站的数量；时隙周期由业务速率以及返向链路突发数据包的包长决定，即：式中，表示业务速率，表示返向链路突发数据包的包长，表示时隙周期。返向链路的帧周期为：式中，表示每帧时隙数，表示时隙周期，表示等待时延，用来保证在第零时隙工作的地球站能正常突发数据。网控管理单元确定好参数后，分配不同的时隙给地球站，并将配置的参数和时隙规划传递给主站设备。所述主站设备接收到网控管理单元下发的参数后，根据本地的时钟晶振来产生时钟计数，当时钟计数表示的时间等于时，发送控制帧，所述控制帧用来提供地球站同步功能，以及网控管理单元提供的时隙分配计划，其余时间发送正常数据帧。返向主站设备根据解调出的数据中的地球站编号，将数据区分，发送到网控管理单元。在进一步的实施例中，所述第四模块进一步根据根据第三模块中发送的控制帧的时间，当前时刻相对时延、地球站自身的处理时延和等待时延计算出整个地球站当前帧的系统零点，同时，在第零时隙突发数据的地球站接收到同步位后，引入了等待时延来保证第零时隙数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，包括：/n步骤一：确定参考地球站设备；/n步骤二：获取距离参数；/n步骤三：确定时延；/n步骤四：校对设备时间一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，包括：
步骤一：确定参考地球站设备；
步骤二：获取距离参数；
步骤三：确定时延；
步骤四：校对设备时间一致。


2.根据权利要求1所述的一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，所述步骤一进一步为：
根据星下点与卫星连线路上的虚拟地球站设备为参考地球站设备，模拟接收主站设备发出的TDM，辅助地球站进行时钟同步；其中所述主站设备前向为FDMA调制器，发送TDM载波，返向是突发解调器，接收地球站突发的载波；所述TDM载波包含控制帧和数据帧两种；所述地球站设备前向为FDMA解调器，接收TDM载波，返向是突发调制器，在对应时隙内突发载波，还具备GPS/北斗定位，实时将设备所在地的经纬度反馈给设备。


3.根据权利要求1所述的一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，所述步骤二进一步为：
根据选定卫星的经纬度计算星下点到卫星的距离，以及地球站所处位置至卫星的距离；其中地球站所处位置至卫星的距离计算方式为：



式中，表示选定卫星所在的经度，表示地球站所在的经度，表示地球站所在的纬度，表示地球的半径，表示选定卫星到地心的距离；
星下点到卫星的距离计算方式为：



式中，表示地球的半径，表示选定卫星到地心的距离。


4.根据权利要求1所述的一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，所述步骤三进一步为：
根据地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延，其中的如下表达式所示：



式中，表示星下点到卫星的距离，表示地球站所处位置至卫星的距离，表示光速。


5.根据权利要求1所述的一种基于星下点实现TDMA的方法，其特征在于，所述步骤四进一步为：
根据系统零点与地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延，判断数据发送对应时隙中的数据发送时刻，从而根据计算出的发送时刻，校对地球站设备的时间；
地球站接收到控制帧后，根据当前时刻地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延、地球站自身的处理时延和等待时延计算出整个地球站当前帧的系统零点；所述地球站当前帧的系统零点为：



式中，表示当前时刻，表示地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延，表示地球站自身的处理时延，表示等待时延；
当前时刻地球站距离当前帧的系统零点的时间为：



式中，表示当前时刻，表示相对时延，表示地球站自身的处理时延，表示等待时延，表示地球站当前帧的系统零点；
比较地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延和发送起始保护时间的大小，当时，地球站在进入分配时隙前发送数据；在第零时隙发送的地球站在系统零点前发送数据；当时，地球站在各自时隙内，即时刻发送数据；
其中所述等待时延根据当前系统中，地球站相对于星下点的位置确定地球站设备与参考地球站之间的相对时延和每个时隙的发送起始保护时间设置，当时，；时，。


6.一种基于星下点实现TDMA的系统，用于实现上述权利要求1~5任意一项方法，其特征在于，包括：
用于获取数据信息的第一模块；
用于处理距离信息的第二模块；
用于确定数据发送时间的第三模块；
用于实现设备统一的第四模...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆浩，汤善东，沈金海，刘捷，石锋，曾晓光，王喜，郑成辉，赖海光，魏武，
申请(专利权)人：南京控维通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32