[发明专利]一种基于位置信息的低速率星间交换方法

说明书

一种基于位置信息的低速率星间交换方法，该方法基于需要建立异轨星间链路的两颗数据采集卫星上的信息收发设备，利用星载GNSS接收机数据实时获取时间、经纬度信息等，进而利用经纬度信息判断本节点是否本圈即将过境来控制收发设备交换数据，若当前卫星即将过境，则不需要交换数据，待过境时将所存数据全部回传地面站；若当前卫星本圈不过境，其纬度达到数据交换临界点时，开机并利用星间收发设备向相邻轨道面的下一跳卫星传输数据，直至传递到过境卫星，进而将数据回传。

技术领域

本发明涉及一种低速率星间交换方法。

背景技术

目前的低轨通信星座，要么利用复杂的星间链路和路由系统来实现信息的快速回传，比如铱星星座，要么利用全球分布的大量的地面站来实现信息快速落地和回传，比如GlobalStar星座，这对我国目前的形势来说，既不易大规模投入建立复杂的星间组网系统，又不易在全球范围内建设大量地面来回传数据，研究一种简单有效的基于位置信息的低速率星间交换方法十分必要。

作为未来空间信息采集和传输网络的重要组成部分，数据采集卫星系统以广域分散的地面传感器获得的信息为数据来源，利用小卫星星座实现大地域低延迟信息感知，为用户提供适应于陆地、海洋和航空等不同应用环境的短数据采集、短数据通信和信息广播服务。目前设计的数据采集卫星系统能够对数据进行采集、汇聚、处理、分发，通过对地面状态信息直接感知，实现对地高精度原位探测，具有数据传输灵敏度高、地域覆盖性广、终端小、用户使用成本低等特点，适用于用户数多，但数据传输量小，实时性要求不高的应用。

随着我国社会快速发展，灾害监测与预警、环境监测、遇险搜救等公益应用，物联网、交通物流等商业应用，以及多样化军事应用对数据采集星座系统提出了迫切需求。考虑到目前数据采集卫星系统没有星间链路，造成数据采集时延较大(最大可达10小时)的弱点，难以满足高效低时延信息传输服务，约束了该系统的整体服务性能。

因此，设计简单高效的低速率星间交换方法是提升数据采集卫星系统网络性能的一个重要研究课题。目前尚没有合适的适用于数据采集卫星系统的星间交换方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于位置信息的低速率星间交换方法，具有协议算法简单，且不需要节点知道全网的位置信息或者拓扑信息即可执行等优点，尤其适合于动态拓扑且星上处理能力有限的低速率低轨信息网络系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于位置信息的低速率星间交换方法，包括步骤如下：

步骤一、建立低轨通讯星座，保证对地球某一区域或全球实现全覆盖；低轨通讯星座中全部卫星均安装收发处理机和收发天线，天线的安装要确保在轨运行时处于相邻轨道上的相邻两颗卫星处于对方天线波束的覆盖范围内；低轨通讯星座中全部卫星均利用星载GNSS接收机实时获取卫星所处的经纬度信息；

步骤二、在低轨通讯星座中，任意选取两颗处于相邻轨道上的相邻的卫星，分别作为发射卫星和接收卫星；

步骤三、利用发射卫星自身所处的经纬度信息判断发射卫星是否即将过境：若发射卫星在所处轨道周期内过境，则发射卫星与接收卫星不交换数据，发射卫星在过境时，将所存数据全部回传至地面站，方法结束；若发射卫星在所处轨道周期内不过境，发射卫星在运行过程中，当纬度达到数据交换临界点时，发射卫星向接收卫星传输数据，进入步骤四；

步骤四、将接收卫星作为新的发射卫星，将与接收卫星处于相邻轨道的另一颗相邻的卫星作为新的接收卫星，重复步骤三，直至将数据传回至地面站。

发射卫星是否即将过境的判断方法为：根据卫星的轨道特性计算出卫星切边过境的经纬度范围，将卫星切边过境的经纬度范围储存在卫星上，卫星根据储存的卫星切边过境的经纬度范围判断是否过境：当卫星实时获得的所处经纬度信息处于卫星切边过境的经纬度范围时，则该卫星在所处轨道周期内过境；否则，该卫星在所处轨道周期内不过境。