多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法技术

本发明专利技术涉及一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，包括：S100，对于所述多层低轨巨型星座中的任两颗卫星，分别为第一卫星和第二卫星，计算所述第一卫星和所述第二卫星是否符合拓扑关系建立规则；S200，所述第一卫星和所述第二卫星符合所述拓扑关系建立规则时，在所述第一卫星和所述第二卫星之间建立拓扑关系；S300，重复步骤S100至步骤S200，直至所述多层低轨巨型星座中符合所述拓扑关系建立规则的任两颗卫星之间均建立拓扑关系；其中，所述拓扑关系建立规则为：所述第一卫星的第一轨道面和所述第二卫星的第二轨道面之间的轨道面夹角小于阈值角度时符合所述拓扑关系建立规则。由此，保证巨型星座拓扑结构稳定的同时，拓扑结构计算规模及用时极大降低。结构计算规模及用时极大降低。结构计算规模及用时极大降低。

【技术实现步骤摘要】
多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法


[0001]本专利技术涉及卫星拓扑领域，具体涉及一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法。

技术介绍

[0002]随着技术进步和市场需求变革，相比于早期的低轨星座，新兴的巨型星座网络具有大规模、低时延、宽带化等特征，具体表现如下。
[0003](1)轨道混合。巨型星座大多采用多层形成混合星座，如通过低轨道、超低轨道组合，极轨道与倾斜轨道组合等。混合星座通过部署大量倾斜轨道卫星覆盖中低纬度地区，且利用极轨道卫星补充高纬度覆盖，提升覆盖性能。
[0004](2)星座规模庞大。传统的低轨星座系统一般包含数十颗卫星，但巨型星座网络为满足系统容量的需求，将卫星数目扩增至上万颗。Starlink、OneWeb为代表的低轨超密星座将星座设置为多轨道、多层、数万颗的庞大规模，以增强系统的传输能力和传输时延。
[0005](3)具备星间链路。卫星间可建立微波或激光链路，并且在运动过程中保持连接，实现数据包在卫星间的转发。如Starlink在后续的规划中，增加了星间链路，可大幅提升星间通信速率，适应宽带业务需求。
[0006]上述的星座设计的变更，也会带来新的技术挑战和难题：层间星间运动，拓扑连接高动态；层间拓扑计算体量庞大；多层卫星运动复杂，层间拓扑形式多变无规律；拓扑信息变更导致信令开销更大。尤其是星座超过两层至多层，节点规模巨大，星间拓扑计算规模、用时难以控制；星间网络拓扑高动态变化，星间链路路由不稳定；空间环境复杂。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，以解决目前高动态多层星座空间拓扑复杂的问题。
[0008]本专利技术实施例提供一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，所述方法包括：
[0009]S100，对于所述多层低轨巨型星座中的任两颗卫星，分别为第一卫星和第二卫星，计算所述第一卫星和所述第二卫星是否符合拓扑关系建立规则；
[0010]S200，所述第一卫星和所述第二卫星符合所述拓扑关系建立规则时，在所述第一卫星和所述第二卫星之间建立拓扑关系；
[0011]S300，重复步骤S100至步骤S200，直至所述多层低轨巨型星座中符合所述拓扑关系建立规则的任两颗卫星之间均建立拓扑关系；
[0012]其中，所述拓扑关系建立规则为：
[0013]所述第一卫星的第一轨道面和所述第二卫星的第二轨道面之间的轨道面夹角小于阈值角度时符合所述拓扑关系建立规则。
[0014]优选地，所述第一卫星所在的轨道为第一轨道，所述第一轨道所在的平面为所述第一轨道面；
[0015]所述第二卫星所在的轨道为第二轨道，所述第二轨道所在的平面为所述第二轨道面。
[0016]优选地，对于运动方向相同的所述第一卫星和所述第二卫星，所述阈值角度为锐角；
[0017]对于运动方向相反的所述第一卫星和所述第二卫星，所述阈值角度为钝角。
[0018]优选地，所述第一轨道和所述第二轨道在地球上的投影具有交点，在对地球的投影方向上，所述第一轨道在所述交点位置具有第一轨道交叉点，所述第二轨道在所述交点位置具有第二轨道交叉点，所述第一卫星在所述第一轨道交叉点的运动方向和所述第二卫星在所述第二轨道交叉点的运动方向的夹角为锐角时，所述第一卫星和所述第二卫星为运动方向相同，所述第一卫星在所述第一轨道交叉点的运动方向和所述第二卫星在所述第二轨道交叉点的运动方向的夹角为钝角时，所述第一卫星和所述第二卫星为运动方向相反。
[0019]优选地，所述第一卫星和所述第二卫星处在所述多层低轨巨型星座的同一层。
[0020]优选地，所述第一卫星和所述第二卫星分别处在所述多层低轨巨型星座的不同层。
[0021]优选地，沿着所述第一轨道，所述第一卫星与所述第一轨道交叉点的距离处于预定范围内时，以及，沿着所述第二轨道，所述第二卫星与所述第二轨道交叉点的距离处于所述预定范围内时，所述第一卫星和所述第二卫星之间建立星间拓扑；沿着所述第一轨道，所述第一卫星与所述第一轨道交叉点的距离处于所述预定范围外时，以及，沿着所述第二轨道，所述第二卫星与所述第二轨道交叉点的距离处于所述预定范围外时，所述第一卫星和所述第二卫星之间断开星间拓扑。
[0022]本专利技术实施例对多层低轨巨型星座的星座建链进行条件约束，两星之间轨道面夹角满足阈值角度才可建链，大幅减小了星间链路数量，同时，对于可建链的两星之间仅在轨道交叉点附近建链，大幅减小了星间拓扑时长，从而在保证高动态的巨型星座星间拓扑结构稳定的同时，拓扑结构计算规模及用时极大降低，兼顾稳定性与高效性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例的多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法的流程示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例的多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法的层间拓扑关系示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例的星间拓扑位置的俯视示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例的星间拓扑位置的侧视示意图；
[0028]图5为本专利技术实施例的运动方向相同星间轨道面夹角的示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例的运动方向相反星间轨道面夹角的示意图。
具体实施方式
[0030]此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属
中的普通技术人员所知的形式。
[0031]此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本专利技术保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本专利技术并不特别地限定于优选的实施方式。本专利技术的范围由权利要求书所界定。
[0032]如图1所示，本专利技术实施例提供一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，所述方法包括：
[0033]S100，对于所述多层低轨巨型星座中的任两颗卫星，分别为第一卫星和第二卫星，计算所述第一卫星和所述第二卫星是否符合拓扑关系建立规则。
[0034]其中，拓扑关系建立规则为：第一卫星的第一轨道面和第二卫星的第二轨道面之间的轨道面夹角小于阈值角度时符合拓扑关系建立规则。反之，轨道面夹角大于阈值角度时，则不符合拓扑关系建立规则。
[0035]在本实施例中，第一卫星所在的轨道为第一轨道，第一轨道所在的平面为第一轨道面。第二卫星所在的轨道为第二轨道，第二轨道所在的平面为第二轨道面。对于运动方向相同的第一卫星和第二卫星，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，其特征在于，所述方法包括：S100，对于所述多层低轨巨型星座中的任两颗卫星，分别为第一卫星和第二卫星，计算所述第一卫星和所述第二卫星是否符合拓扑关系建立规则；S200，所述第一卫星和所述第二卫星符合所述拓扑关系建立规则时，在所述第一卫星和所述第二卫星之间建立拓扑关系；S300，重复步骤S100至步骤S200，直至所述多层低轨巨型星座中符合所述拓扑关系建立规则的任两颗卫星之间均建立拓扑关系；其中，所述拓扑关系建立规则为：所述第一卫星的第一轨道面和所述第二卫星的第二轨道面之间的轨道面夹角小于阈值角度时符合所述拓扑关系建立规则。2.根据权利要求1所述的多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，其特征在于，所述第一卫星所在的轨道为第一轨道，所述第一轨道所在的平面为所述第一轨道面；所述第二卫星所在的轨道为第二轨道，所述第二轨道所在的平面为所述第二轨道面。3.根据权利要求2所述的多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，其特征在于，对于运动方向相同的所述第一卫星和所述第二卫星，所述阈值角度为锐角；对于运动方向相反的所述第一卫星和所述第二卫星，所述阈值角度为钝角。4.根据权利要求3所述的多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法，其特征在于，所述第一轨道和所述第二轨道在地球上的投影具有交点，在对地球的投影方向上，所述第一轨道在所述交...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨肖，席超，杨博，文霄杰，刘佩璋，王记荣，胡江燕，乔雪原，付传广，苏旭阳，张迁亮，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：