【技术实现步骤摘要】
本申请涉及卫星，尤其是涉及一种星间链路确定方法、装置及电子设备。
技术介绍
1、在星座中建立星间链路具有通信时延低，路径损耗低，星间数据传输不依赖地面网络等诸多优点。一些星座计划均宣称将搭载宽带激光星间链路。巨型星座作为一个庞大的天基信息网络平台，其中的每个卫星节点并非独立的个体，而是协同工作，以谋求系统整体功能最大化。因此，具备星间通信能力将成为巨型星座的必备属性，星间链路设计也将成为巨型星座设计不可或缺的一部分。目前相关人员研究了在低轨大型互联网星座中装载星间链路的必要性，并得出结论：星间链路大幅降低了传输时延，规避了恶劣天气的不利影响，并且其数据吞吐量是无星间链路空间系统的3倍。
2、针对星间链路设计问题，以往的研究主要建立在中高轨卫星系统上，例如，利用图论分析了星间链路的连通性和鲁棒性，并基于walker进行仿真分析；基于激光链路以及ka高速链路研究了异构gnss系统的星间链路设计问题，链路设计原则包括路径最短、流量负载均衡、路由切换次数最少等；以pdop值最大为目标，利用mosa算法求解动态链路最优解，并基于bds系统仿真分析等。综上所述，针对低轨巨型星座的星间链路设计研究较为匮乏，且具有较高研究价值。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种星间链路确定方法、装置及电子设备，通过确定约束条件、构建星间最大距离矩阵以及星间链路连通性矩阵、最小距离求解的方式确定星间链路的最小传输路径，适应于混合异构低轨巨型星座的分析场景。
2、第一方面，本申请提供
3、进一步地，上述几何可视条件包括：
4、；
5、其中，向量分别表示两卫星在eci坐标系下的位置矢量； h为两卫星视线到地心的距离； θ表示两卫星与地心之间连线的夹角；
6、链路指向变化约束条件包括：
7、星间链路旋转角度、角速度的约束条件为：
8、；；
9、其中，分别为星上通信设备能够提供的最大方位向、高低向波束旋转角度，，为链路方位向、高低向的波束旋转角速度，其上限分别为，；星间链路指向在卫星本体坐标系下的方位角和高低角计算公式为：
10、；；；
11、其中，是以卫星m质心为原点的体坐标系的坐标轴在eci坐标系下的方向矢量，为两卫星之间星间链路的方向矢量，为链路矢量在卫星体坐标系下平面上的投影；，为卫星在eci坐标系下的位置矢量。
12、进一步地，上述星间通信连通性条件包括：连通性判别就矩阵，表示为：
13、；；
14、其中，a为邻接矩阵；表示第 i个卫星与第 j个卫星之间的连接状态，若存在星间链路，则，否则，；为异构巨型星座中的卫星总数；
15、星座全连通的充要条件为：矩阵中所有元素均不为0，并且，元素表示第 i颗卫星连接到第 j颗卫星的不同路径数量。
16、进一步地，上述基于几何可视条件和链路指向变化约束条件，构建星间最大距离矩阵的步骤，包括：假设在每个卫星上建立多条星间链路，计算星座中任意两颗卫星之间的最大距离，得到星间最大距离初始矩阵：
17、；
18、其中，；
19、；；
20、其中，为两卫星的升交点赤经差；为两卫星相位差；，分别为两卫星的轨道倾角；是地球半径；是卫星的轨道高度；
21、判断任意两卫星是否同时符合几何可视条件和链路指向变化约束条件，并将初始矩阵中不同时符合两个条件的两卫星对应位置元素记为0，得到星间最大距离矩阵。
22、进一步地，上述基于星间最大距离矩阵以及星间通信连通性条件，构建包含星座卫星之间链路信息的星间链路连通性矩阵的步骤，包括：构建表征卫星之间是否存在星间链路的初始邻接矩阵；初始邻接矩阵与星间最大距离矩阵中的元素位置一一对应；将星间最大距离矩阵的第一行作为当前行，执行以下赋值统计步骤：基于当前行的元素数据，对初始邻接矩阵进行赋值，得到中间邻接矩阵；统计中间邻接矩阵中的各行元素之和与各列元素之和；如果某行元素之和或某列元素之和等于指定数量，后续不进行该行或该列的赋值统计步骤；判断当前所有行所有列的元素之和是否都均达到指定数量；如果否，将星间最大距离矩阵的下一行重新作为当前行，继续执行赋值判断步骤，直到当前所有行所有列的元素之和是否都达到指定数量，将中间邻接矩阵作为包含星座卫星之间链路信息的星间链路连通性矩阵；如果是，将中间邻接矩阵作为包含星座卫星之间链路信息的星间链路连通性矩阵；星间链路连通性矩阵符合星间通信连通性条件。
23、进一步地，上述基于当前行的元素数据，对初始邻接矩阵进行赋值，得到中间邻接矩阵的步骤，包括：对当前行的元素数据由小至大进行排序，记录前指定数量个最小元素数据在星间最大距离矩阵中的第一位置；确定初始邻接矩阵中与第一位置相对应的第二位置、以及与第二位置对称的第三位置；将第二位置与第三位置的元素均赋值为1，得到中间邻接矩阵。
24、进一步地，上述基于星间链路连通性矩阵，采用端到端的最短路径传输spf协议，利用dijkstra算法确定星座中任意两卫星之间的数据传输路径的步骤，包括：将星间链路连通性矩阵分为包含源节点的第一集合和包含所有剩余节点的第二集合；循环执行以下步骤，直到第二集合为空集：根据权值矩阵中某时刻任意两卫星之间的距离信息，搜索与第一集合中源节点距离最小的目标节点，并将目标节点添加到第一集合中，同时在第二集合中去掉目标节点；权值矩阵为任意两颗卫星之间的距离值构成的矩阵；判断第一集合中添加的目标节点到当前源节点之间的距离是否小于当前源节点对应的当前距离值，若是，应用目标节点到当前源节点之间的距离更新权值矩阵中的当前源节点对应的当前距离值，否则不更新。
25、第二方面，本申请还提供一种星间链路确定装置，装置包括：条件确定模块，用于确定星间链路的约束条件；约束条件包括：几何可视条件、链路指向变化约束条件和星间通信连通性条件；第一矩阵构建模块，用于基于几何可视条件和链路指向变化约束条件，构建星间最大距离矩阵；星间最大距离矩阵中的每个元素表示两颗卫星之间的最大距离；第二矩阵构建模块，用于基于星间最大距离矩阵以及星间通信连通性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种星间链路确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何可视条件包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星间通信连通性条件包括：连通性判别就矩阵，表示为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述几何可视条件和所述链路指向变化约束条件，构建星间最大距离矩阵的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述星间最大距离矩阵以及所述星间通信连通性条件，构建包含星座卫星之间链路信息的星间链路连通性矩阵的步骤，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述当前行的元素数据，对所述初始邻接矩阵进行赋值，得到中间邻接矩阵的步骤，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述星间链路连通性矩阵，采用端到端的最短路径传输SPF协议，利用Dijkstra算法确定星座中任意两卫星之间的数据传输路径的步骤，包括：
8.一种适用于低轨混合异构巨型星座的星间链路确定装置，其特征在于，所述装置包括：
9
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种星间链路确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何可视条件包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星间通信连通性条件包括：连通性判别就矩阵，表示为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述几何可视条件和所述链路指向变化约束条件，构建星间最大距离矩阵的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述星间最大距离矩阵以及所述星间通信连通性条件，构建包含星座卫星之间链路信息的星间链路连通性矩阵的步骤，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述当前行的元素数据，对所述初始邻接矩阵进行赋值，得到中间邻接矩阵的步骤，包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾璐，冯磊，余建慧，郝海峰，王峰林，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：
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