[发明专利]多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及卫星拓扑领域，具体涉及一种多层低轨巨型星座的拓扑结构建立方法。

背景技术

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。

(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。

(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。

(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。

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

本发明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：

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。

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；

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。

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；

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。