[发明专利]一种VDES系统中的低轨卫星的动态接入方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种VDES系统中的低轨卫星的动态接入方法，包括以下步骤：根据上行信号的多普勒频移对船舶进行排序和编号；根据船舶的编号，依次对船舶进行低轨卫星的上行动态接入。与现有的直接竞争接入方法相比，本发明增加了根据多普勒频移值对船舶进行的排序，依据排序先对多普勒频移值小的船舶进行接入，这样可以降低系统的多普勒频移；本发明还增加了当船舶处于多颗低轨卫星覆盖范围内时，一颗低轨卫星接入失败就调整到另外一颗低轨卫星进行接入的动态调整，这样可以充分利用低轨卫星的空闲信道资源。因此本发明所公开的方法可以充分利用低轨卫星的空闲信道资源、有效降低系统的多普勒频移。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种VDES系统中的低轨卫星的动态接入方法。

背景技术

海事通信是船舶海上航行的需要，也是保障船舶航行安全的需要。原有的海事通信主要依靠船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)实现船舶、海岸和卫星之间的信息传输。随着船舶数量的不断增加和信息需求的多元化，船舶、海岸和卫星之间需要更强的数据交换能力来交换更加丰富的信息，如导航、避撞、气象、水文、风险警告、搜救救助信息等。原有的AIS系统已不能满足实际需求，因此国际航标协会(International Association of Lighthouse Authorities，IALA)提出了甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System，VDES)，VDES系统通过引入特定应用报文信息(Application Specific Message，ASM)和甚高频数据交换(VHF Data Exchange，VDE)来全面提升船舶、海岸和卫星之间的数据传输能力。

随着“空天地海”一体化网络的提出，VDES系统中的“空”中部分开始朝着由中、低轨道卫星和地球同步轨道卫星组成的立体化网络方向发展，其中低轨卫星通信具有较短的传输时延、较小的路径损耗、较易避开同步轨道的拥挤、较易实现全球覆盖等优点，因而受到广泛的关注，例如文献“基于VDES的空天地海通信网络架构与关键技术”(作者胡旭，移动通信，2019年第5期，第2-8页)和文献“卫星通信与5G(上)”(作者钟旻，数字通信世界，2020年9月，第1-5页)。然而，低轨道卫星与地球之间相对运动速度较大，因此低轨道卫星与海上船舶之间的多普勒频移效应较为严重，严重影响信号的传输质量。此外，船舶可能同时处于多个低轨卫星的覆盖范围内，因此如何选择合适的低轨卫星接入是需要解决的关键问题。

总结已有的研究发现，为了减小多普勒频移效应，已有文献中船舶在选择低轨卫星接入时均采用基于最小多普勒频移的直接竞争接入方法，例如文献“VDES卫星星座设计及通信关键技术研究”(作者张伟，电子科技大学硕士学位论文，2017年03月)和文献“基于VDES的空天地海通信网络架构与关键技术”(作者胡旭，移动通信，2019年第5期，第2-8页)均采用直接竞争接入方法。这种直接竞争接入方法在船舶的最小多普勒频移低轨卫星没有空闲信道时就放弃接入，没有考虑船舶处于多个低轨卫星覆盖范围内的接入的动态调整，因此不能充分利用空闲信道资源，而且直接竞争接入方法没有考虑根据多普勒频移值的接入排序，因此不能有效降低系统的多普勒频移。因此我们需要寻找能充分利用空闲信道资源并且能有效降低系统多普勒频移的低轨卫星动态接入方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种VDES系统中的低轨卫星的动态接入方法，该方法可以充分利用空闲信道资源，并且能有效降低系统的多普勒频移。

本发明解决上述技术问题的方案是：

一种VDES系统中的低轨卫星的动态接入方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：根据上行信号的多普勒频移对船舶进行排序和编号