一种星间链路信号级协同通信方法、装置和计算机设备制造方法及图纸

本申请涉及一种星间链路信号级协同通信方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：通过获取在第一时隙星间链路中发射器所保持的最佳发射相位，以及接收器与最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益；在第二时隙，在最佳发射相位上叠加一个随机相位扰动得到扰动发射相位，使接收器测量在第二时隙所接收信号的扰动接收增益；当扰动接收增益大于最佳接收增益时，根据扰动接收增益对最佳接收增益进行更新，并向发射器发送正反馈信号，使发射器根据扰动发射相位更新最佳发射相位；根据更新后的最佳发射相位和最佳接收增益，执行下一时隙的星间链路协同通信。通过本方法可以提高星间链路信号级协同通信的效率，增强网络通信能力。

【技术实现步骤摘要】
一种星间链路信号级协同通信方法、装置和计算机设备
本申请涉及组网通信
，特别是涉及一种星间链路信号级协同通信方法、装置、计算机设备和存储介质。
技术介绍
随着空间任务需求的不断复杂化，航天系统发展从单星应用模式向星座和网络化应用模式逐步转变。分布式卫星系统(DistributedSatelliteSystems，DSS)是由物理上互不相连、共同实现空间任务多颗卫星构成的空间系统，在分布式卫星系统中系统任务由多颗卫星分担或协同，以此提高系统性能或实现新的目标。分布式卫星系统可以大幅提升系统性能，显著降低任务成本，使系统具有更高的可靠性和更强的适应性。星间链路(Inter-SatelliteLink)是指用于卫星之间通信的链路，也称为星际链路或交叉链路(Crosslink)。通过星间链路可以将多颗卫星互联成为空间通信与测量网络，实现卫星之间的信息传输和精密测量。弹性分散化天基系统各卫星之间的密切任务协同和控制管理对建立高性能星间网络和星间链路系统提出了空前要求。星间链路载荷属于功率体积受限系统，普遍天线增益低、传输能力弱。面向感知、通信等协同任务时单节点星间链路系统往往难以胜任远距离高带宽通信需求，成为协同任务瓶颈环节。若通过多跳方式多次转发必然导致通信时延上升，无法适应实时性要求较高场景；此外经由汇聚卫星节点转发方式对汇聚节点资源提出了更高的要求，同时使整个星间网络高度依赖于汇聚节点，在面临复杂环境时往往汇聚节点的损坏会造成整个网络的瘫痪。因此，现有的星间链路通信方法技术存在协同通信效率较低、星间链路功耗大的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高星间链路协同通信效率、降低星间链路功耗的一种星间链路信号级协同通信方法、装置、计算机设备和存储介质。一种星间链路信号级协同通信方法，所述方法包括：获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益；在第二时隙，通过所述发射器发射信号时，在所述最佳发射相位上叠加一个随机相位扰动得到扰动发射相位，以使所述接收器测量在第二时隙所接收信号的扰动接收增益；通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位；根据更新后的所述最佳发射相位和所述最佳接收增益，执行下一时隙的星间链路协同通信。在其中一个实施例中，还包括：获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益为：其中，Ybest表示所述最佳接收增益，N表示所述星间链路中接收器的总数，a表示接收信号幅度，εi表示系统的相位误差，θbest,i表示所述发射器的最佳发射相位，φi表示信道的相位误差，Φi表示所述接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的相位，且Φi＝εi+θbest,i+φi。在其中一个实施例中，通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位；当所述扰动接收增益不大于所述最佳接收增益时，通过所述接收器向所述发射器发送负反馈信号，以使所述发射器根据所述随机相位扰动的负值作为第一校正因子叠加到下一时隙的所述随机相位扰动中。在其中一个实施例中，在通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位之前，还包括：判断所述接收器是否处于运动中，当所述接收器处于运动中时，设置一个补偿相位扰动；通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位、所述随机相位扰动的负值、所述补偿相位扰动更新所述最佳发射相位；；当所述扰动接收增益不大于所述最佳接收增益时，通过所述接收器向所述发射器发出负反馈信号，以使所述发射器根据所述随机相位扰动的负值作为第一校正因子、所述补偿相位扰动的值作为第二校正因子叠加到下一时隙的所述随机相位扰动中。在其中一个实施例中，所述随机相位扰动服从概率分布；当所述扰动接收增益不大于所述最佳接收增益时，在通过所述接收器向所述发射器发出负反馈信号，以使所述发射器将所述扰动发射相位的负值叠加到所述最佳发射相位上，作为更新后的最佳发射相位之后，还包括：对连续负反馈的步数进行统计，当所述连续负反馈的步数达到预先设定的阈值时，调整所述概率分布的参数使得叠加的所述随机相位扰动的绝对值减小。在其中一个实施例中，所述发射器发射信号为原始发送信号；在所述在第二时隙，通过所述发射器发射信号时，在所述最佳发射相位的基础上叠加一个随机相位扰动得到扰动发射相位，以使所述接收器测量在第二时隙所接收信号的扰动接收增益之前，还包括：采用基于高线性度的多速率变换时延处理算法对所述星间链路的原始发送信号进行动态高精度时延相位处理。在其中一个实施例中，还包括：采用基于高线性度的多速率变换时延处理算法对信号进行动态高精度时延相位处理，包括：以采样率1/Ts对所述星间链路的原始发射信号进行采样，得到原始采样信号；在所述原始采样信号任意两个采样点之间插入M0-1个0值，得到插值信号；对所述插值信号进行带限滤波，使得滤波后信号的频谱与所述原始采样信号的频谱一致，得到所述带限滤波的滤波器的时域表达式为h(n)，根据所述带限滤波的滤波器的时域表达式h(n)，确定多速率变换时延相位算子为h(nM0+m)；当所述原始发射信号时延满足τ＝mTs/M0时，通过将所述原始发射信号与所述多速率变换时延相位算子进行卷积，实现所述星间链路中发射机发射信号时延相位的连续一致性调整。一种星间链路信号级协同通信装置，所述装置包括：当前最佳状态获取模块，用于获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益；信号发射模块，用于在第二时隙，通过所述发射器发射信号时，在所述最佳发射相位的基础上叠加一个随机相位扰动得到扰动发射相位，以使所述接收器测量在第二时隙所接收信号的扰动接收增益；状态更新模块，用于通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星间链路信号级协同通信方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益；/n在第二时隙，通过所述发射器发射信号时，在所述最佳发射相位上叠加一个随机相位扰动得到扰动发射相位，以使所述接收器测量在第二时隙所接收信号的扰动接收增益；/n通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位；/n根据更新后的所述最佳发射相位和所述最佳接收增益，执行下一时隙的星间链路协同通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种星间链路信号级协同通信方法，其特征在于，所述方法包括：
获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益；
在第二时隙，通过所述发射器发射信号时，在所述最佳发射相位上叠加一个随机相位扰动得到扰动发射相位，以使所述接收器测量在第二时隙所接收信号的扰动接收增益；
通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位；
根据更新后的所述最佳发射相位和所述最佳接收增益，执行下一时隙的星间链路协同通信。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益，包括：
获取在第一时隙星间链路中每一个发射器发射信号时所保持的最佳发射相位，以及所述星间链路中的接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的最佳接收增益为：



其中，Ybest表示所述最佳接收增益，N表示所述星间链路中接收器的总数，a表示接收信号幅度，εi表示系统的相位误差，θbest,i表示所述发射器的最佳发射相位，φi表示信道的相位误差，Φi表示所述接收器与所述最佳发射相位对应的接收信号的相位，且Φi＝εi+θbest,i+φi。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位，包括：
通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位；
当所述扰动接收增益不大于所述最佳接收增益时，通过所述接收器向所述发射器发送负反馈信号，以使所述发射器根据所述随机相位扰动的负值作为第一校正因子叠加到下一时隙的所述随机相位扰动中。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位更新所述最佳发射相位之前，还包括：
判断所述接收器是否处于运动中，当所述接收器处于运动中时，设置一个补偿相位扰动；
通过所述接收器接收所述发射器在第二时隙发射的信号，当所述扰动接收增益大于所述最佳接收增益时，根据所述扰动接收增益对所述最佳接收增益进行更新，并向所述发射器发送正反馈信号，以使所述发射器根据所述扰动发射相位、所述随机相位扰动的负值、所述补偿相位扰动更新所述最佳发射相位；
当...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建云，瞿智，冯旭哲，张永刚，张超，胡梅，周超，王鼎，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43