本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通信鏈路規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代飛行技術(shù)的發(fā)展，高超音速、長(zhǎng)航時(shí)的飛行器各項(xiàng)技術(shù)也日漸成熟，并已成為必然的未來發(fā)展趨勢(shì)。該特性的飛行器具有遠(yuǎn)程、高速和高機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。但由于其飛行過程的復(fù)雜性，任務(wù)規(guī)劃的靈活性和復(fù)雜性，如何有效地傳輸器飛行信息，并對(duì)其進(jìn)行鏈路規(guī)劃就顯得尤為重要了。

目前國(guó)內(nèi)外采用的鏈路規(guī)劃方法是通過三類方式實(shí)現(xiàn)的：一種是地基通信網(wǎng)絡(luò)建立鏈路；一種是空基通信網(wǎng)絡(luò)建立鏈路；另一種是海基通信網(wǎng)絡(luò)建立鏈路。這三種方式都僅限于小面積的飛行區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)于長(zhǎng)航程飛行并不適用。同時(shí)，傳統(tǒng)的鏈路規(guī)劃方法是通過數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，比較飛行器與天線波束指向及位置的信息來進(jìn)行，不僅耗費(fèi)大量資源，計(jì)算結(jié)果也往往差強(qiáng)人意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種通信鏈路規(guī)劃方法及系統(tǒng)，能夠提高飛行器鏈路規(guī)劃的精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例一方面提供一種通信鏈路規(guī)劃方法，所述方法包括：設(shè)置地面站的參數(shù)信息并確定預(yù)設(shè)飛行器的配置參數(shù)；為所述預(yù)設(shè)飛行器設(shè)置天線的位置以及天線的指向；確定與所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行通信的至少一種衛(wèi)星，并確定所述至少一種衛(wèi)星與所述預(yù)設(shè)飛行器之間的通信模式；設(shè)置所述地面站、所述預(yù)設(shè)飛行器以及所述至少一種衛(wèi)星之間的通信鏈路參數(shù)，并計(jì)算各個(gè)通信時(shí)段所述預(yù)設(shè)飛行器與各個(gè)衛(wèi)星之間的鏈路余量；根據(jù)計(jì)算的鏈路余量，對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃。

進(jìn)一步地，所述參數(shù)信息包括所述地面站所處位置的經(jīng)度、緯度以及高度；所述配置參數(shù)包括所述預(yù)設(shè)飛行器的航跡信息和姿態(tài)信息。

進(jìn)一步地，為所述預(yù)設(shè)飛行器設(shè)置天線的位置以及天線的指向具體包括：在所述預(yù)設(shè)飛行器上設(shè)置位置坐標(biāo)，并在所述位置坐標(biāo)處設(shè)置天線；為所述天線設(shè)置方位角和俯仰角，以確定所述天線的指向。

進(jìn)一步地，所述通信模式包括單模通信或多模通信，其中，當(dāng)所述通信模式為單模通信時(shí)，所述預(yù)設(shè)飛行器僅與一種衛(wèi)星進(jìn)行通信；當(dāng)所述通信模式為多模通信時(shí)，所述預(yù)設(shè)飛行器可與至少一種衛(wèi)星進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述通信鏈路參數(shù)包括有效全向輻射功率、接收機(jī)品質(zhì)因數(shù)、信號(hào)發(fā)射頻率、信號(hào)發(fā)射速率或是天線方向性圖中的至少一種。

進(jìn)一步地，根據(jù)計(jì)算的鏈路余量，對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃具體包括：從各個(gè)衛(wèi)星中篩選出鏈路余量值最大的衛(wèi)星，并通過篩選出的衛(wèi)星對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器建立通信鏈路。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：顯示鏈路規(guī)劃后的地面主控界面、二維地圖界面、衛(wèi)星資源態(tài)勢(shì)界面、當(dāng)前飛行器通信鏈路界面、當(dāng)前飛行器視角界面以及飛行器動(dòng)態(tài)參數(shù)界面。

進(jìn)一步地，所述地面主控界面中包括飛行器鏈路規(guī)劃結(jié)果、飛行器切換按鍵、飛行器控制指令按鍵、飛行器天線狀態(tài)界面和實(shí)時(shí)參數(shù)界面；其中，所述飛行器鏈路規(guī)劃結(jié)果包括通信時(shí)段、該通信時(shí)段的通信衛(wèi)星以及該通信時(shí)段的衛(wèi)星覆蓋率；所述飛行器切換按鍵用于當(dāng)存在多架飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃時(shí)，查看其中任意一種飛行器的路徑規(guī)劃結(jié)果；所述飛行器控制指令按鍵用于在飛行器的飛行過程中，向飛行器下達(dá)控制指令；還用于選擇新的航跡替換現(xiàn)有的計(jì)算得到的航跡；所述飛行器天線狀態(tài)界面包括飛行器在飛行過程中接收天線的狀態(tài)、參數(shù)變量；所述實(shí)時(shí)參數(shù)界面用于顯示當(dāng)前飛行器各個(gè)時(shí)刻的通信對(duì)象、通信參數(shù)以及鏈路余量。

進(jìn)一步地，所述二維地圖界面中包括地面站位置、飛行器運(yùn)行位置、衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡以及所述鏈路規(guī)劃結(jié)果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)另一方面還提供一種通信鏈路規(guī)劃系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：參數(shù)設(shè)定單元，用于設(shè)置地面站的參數(shù)信息并確定預(yù)設(shè)飛行器的配置參數(shù)；天線設(shè)置單元，用于為所述預(yù)設(shè)飛行器設(shè)置天線的位置以及天線的指向；衛(wèi)星確定單元，用于確定與所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行通信的至少一種衛(wèi)星，并確定所述至少一種衛(wèi)星與所述預(yù)設(shè)飛行器之間的通信模式；鏈路余量計(jì)算單元，用于設(shè)置所述地面站、所述預(yù)設(shè)飛行器以及所述至少一種衛(wèi)星之間的通信鏈路參數(shù)，并計(jì)算各個(gè)通信時(shí)段所述預(yù)設(shè)飛行器與各個(gè)衛(wèi)星之間的鏈路余量；鏈路規(guī)劃單元，用于根據(jù)計(jì)算的鏈路余量，對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少可取得下述技術(shù)效果：

本發(fā)明可以基于至少一種衛(wèi)星的資源對(duì)飛行器的鏈路進(jìn)行規(guī)劃，并且可以結(jié)合不同的通信模式來進(jìn)行鏈路規(guī)劃，從而提高了鏈路規(guī)劃的精度。此外，本發(fā)明可以將鏈路規(guī)劃的結(jié)果通過地面主控界面、二維地圖界面等顯示出來，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控飛行器的飛行狀態(tài)以及鏈路規(guī)劃的情況，便于保持飛行器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)施例所述的通信鏈路規(guī)劃方法流程圖；

圖2是本實(shí)施例所述的通信鏈路規(guī)劃方法示意圖；

圖3是本實(shí)施例所述的通信鏈路規(guī)劃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

貫穿附圖，應(yīng)該注意的是，相似的標(biāo)號(hào)用于描繪相同或相似的元件、特征和結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

提供以下參照附圖的描述來幫助全面理解由權(quán)利要求及其等同物限定的本公開的各種實(shí)施例。以下描述包括幫助理解的各種具體細(xì)節(jié)，但是這些細(xì)節(jié)將被視為僅是示例性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本公開的范圍和精神的情況下，可對(duì)本文所述的各種實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。另外，為了清晰和簡(jiǎn)潔，公知功能和構(gòu)造的描述可被省略。

以下描述和權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)和詞匯不限于文獻(xiàn)含義，而是僅由發(fā)明人用來使本公開能夠被清晰和一致地理解。因此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)該明顯的是，提供以下對(duì)本公開的各種實(shí)施例的描述僅是為了示例性目的，而非限制由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本公開的目的。

應(yīng)該理解，除非上下文明確另外指示，否則單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)指代。因此，例如，對(duì)“組件表面”的引用包括對(duì)一種或更多個(gè)這樣的表面的引用。

本申請(qǐng)實(shí)施方式提供一種通信鏈路規(guī)劃方法。請(qǐng)參閱圖1和圖2，所述方法可以包括以下步驟。

S1：設(shè)置地面站的參數(shù)信息并確定預(yù)設(shè)飛行器的配置參數(shù)。

在本實(shí)施方式中，可以預(yù)先配置鏈路規(guī)劃結(jié)果的存儲(chǔ)路徑，以便后續(xù)進(jìn)行查看。在本實(shí)施方式中，可以設(shè)置地面站所在位置的經(jīng)度、緯度和高度。并且可以配置飛行器的航跡信息和姿態(tài)信息。飛行器航跡信息和姿態(tài)信息中會(huì)對(duì)其起飛時(shí)間、飛行過程進(jìn)行描述。

S2：為所述預(yù)設(shè)飛行器設(shè)置天線的位置以及天線的指向。

在本實(shí)施方式中，可以在所述預(yù)設(shè)飛行器上設(shè)置位置坐標(biāo)，所述位置坐標(biāo)可以是三維坐標(biāo)，并在所述位置坐標(biāo)處設(shè)置天線。在設(shè)置了天線之后，可以為所述天線設(shè)置方位角和俯仰角，以確定所述天線的指向。

S3：確定與所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行通信的至少一種衛(wèi)星，并確定所述至少一種衛(wèi)星與所述預(yù)設(shè)飛行器之間的通信模式。

在本實(shí)施方式中，可以選擇與預(yù)設(shè)飛行器可通信的衛(wèi)星，包括北斗衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星和其它天基資源三種。所述通信模式可以包括單模通信和多模通信兩種，其中，多模通信可選擇三種衛(wèi)星中的任意組合進(jìn)行通信，單模通信僅能選擇其中一種衛(wèi)星進(jìn)行通信。

S4：設(shè)置所述地面站、所述預(yù)設(shè)飛行器以及所述至少一種衛(wèi)星之間的通信鏈路參數(shù)，并計(jì)算各個(gè)通信時(shí)段所述預(yù)設(shè)飛行器與各個(gè)衛(wèi)星之間的鏈路余量。

在本實(shí)施方式中，設(shè)置的通信鏈路參數(shù)可以包括前向鏈路參數(shù)和反向鏈路參數(shù)。所述前向鏈路參數(shù)和反向鏈路參數(shù)中均可以包括有效全向輻射功率(Effective Isotropic Radiated Power，EIRP)、接收機(jī)品質(zhì)因數(shù)(G/T值)、信號(hào)發(fā)射頻率、信號(hào)發(fā)射速率或是天線方向性圖中的至少一種。在設(shè)定了上述各個(gè)參數(shù)之后，便可以開始計(jì)算各個(gè)通信時(shí)段所述預(yù)設(shè)飛行器與各個(gè)衛(wèi)星之間的鏈路余量。具體地?？梢圆捎肧TK(Satellite Toolkit)軟件來計(jì)算所述鏈路余量。

S5：根據(jù)計(jì)算的鏈路余量，對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃。

在本實(shí)施方式中，可以比較各個(gè)通信時(shí)段飛行器與衛(wèi)星之間的鏈路余量，從各個(gè)衛(wèi)星中篩選出鏈路余量值最大的衛(wèi)星，并通過篩選出的衛(wèi)星對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃，這樣可以保證最優(yōu)的鏈路規(guī)劃結(jié)果。

在本實(shí)施方式中，在計(jì)算得到鏈路規(guī)劃結(jié)果后，可以展示該鏈路規(guī)劃結(jié)果。具體地，可以顯示鏈路規(guī)劃后的地面主控界面、二維地圖界面、衛(wèi)星資源態(tài)勢(shì)界面、當(dāng)前飛行器通信鏈路界面、當(dāng)前飛行器視角界面以及飛行器動(dòng)態(tài)參數(shù)界面。

其中，所述飛行器鏈路規(guī)劃結(jié)果包括通信時(shí)段、該通信時(shí)段的通信衛(wèi)星以及該通信時(shí)段的衛(wèi)星覆蓋率。

所述飛行器切換按鍵用于當(dāng)存在多架飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃時(shí)，查看其中任意一種飛行器的路徑規(guī)劃結(jié)果。

所述飛行器控制指令按鍵用于在飛行器的飛行過程中，向飛行器下達(dá)控制指令；還用于選擇新的航跡替換現(xiàn)有鏈路規(guī)劃使用的航跡。

所述飛行器天線狀態(tài)界面包括飛行器在飛行過程中接收天線的狀態(tài)、參數(shù)變量。

所述實(shí)時(shí)參數(shù)界面用于顯示當(dāng)前飛行器各個(gè)時(shí)刻的通信對(duì)象、通信參數(shù)以及鏈路余量。

所述二維地圖界面中包括地面站位置、飛行器運(yùn)行位置以及衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡。

此外，在本實(shí)施方式中，可在衛(wèi)星資源態(tài)勢(shì)界面中查看當(dāng)前飛行器、地面站可通信的衛(wèi)星資源有哪些。同時(shí)，也可查看能星間接力和鏈路切換的衛(wèi)星。

在本實(shí)施方式中，當(dāng)前飛行器視角界面中可以查看切換到得飛行器在飛行過程中的航程和姿態(tài)變化。

在本實(shí)施方式中，飛行器動(dòng)態(tài)參數(shù)界面可以顯示為當(dāng)前切換到的飛行器的地面指令接收狀態(tài)、飛行器飛行狀態(tài)、飛行器運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示和飛行器天線參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示四個(gè)方面。其中，在地面指令接收狀態(tài)中查看地面主控界面發(fā)出的飛行器控制命令；在飛行器飛行狀態(tài)顯示中可查看飛行時(shí)間、當(dāng)前經(jīng)、緯度、高度等參數(shù)；在飛行器運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示中可以查看飛行器的方位、俯仰和偏航角等動(dòng)力學(xué)參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示；在飛行器天線參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示中可以查看供電電壓等參數(shù)顯示。

請(qǐng)參閱圖3，本申請(qǐng)實(shí)施方式還提供一種通信鏈路規(guī)劃系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括：

參數(shù)設(shè)定單元100，用于設(shè)置地面站的參數(shù)信息并確定預(yù)設(shè)飛行器的配置參數(shù)；

天線設(shè)置單元200，用于為所述預(yù)設(shè)飛行器設(shè)置天線的位置以及天線的指向；

衛(wèi)星確定單元300，用于確定與所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行通信的至少一種衛(wèi)星，并確定所述至少一種衛(wèi)星與所述預(yù)設(shè)飛行器之間的通信模式；

鏈路余量計(jì)算單元400，用于設(shè)置所述地面站、所述預(yù)設(shè)飛行器以及所述至少一種衛(wèi)星之間的通信鏈路參數(shù)，并計(jì)算各個(gè)通信時(shí)段所述預(yù)設(shè)飛行器與各個(gè)衛(wèi)星之間的鏈路余量；

鏈路規(guī)劃單元500，用于根據(jù)計(jì)算的鏈路余量，對(duì)所述預(yù)設(shè)飛行器進(jìn)行鏈路規(guī)劃。

由上可見，本發(fā)明可以基于至少一種衛(wèi)星的資源對(duì)飛行器的鏈路進(jìn)行規(guī)劃，并且可以結(jié)合不同的通信模式來進(jìn)行鏈路規(guī)劃，從而提高了鏈路規(guī)劃的精度。此外，本發(fā)明可以將鏈路規(guī)劃的結(jié)果通過地面主控界面、二維地圖界面等顯示出來，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控飛行器的飛行狀態(tài)以及鏈路規(guī)劃的情況，便于保持飛行器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

應(yīng)該注意的是，如上所述的本公開的各種實(shí)施例通常在一定程度上涉及輸入數(shù)據(jù)的處理和輸出數(shù)據(jù)的生成。此輸入數(shù)據(jù)處理和輸出數(shù)據(jù)生成可在硬件或者與硬件結(jié)合的軟件中實(shí)現(xiàn)。例如，可在移動(dòng)裝置或者相似或相關(guān)的電路中采用特定電子組件以用于實(shí)現(xiàn)與如上所述本公開的各種實(shí)施例關(guān)聯(lián)的功能。另選地，依據(jù)所存儲(chǔ)的指令來操作的一種或更多個(gè)處理器可實(shí)現(xiàn)與如上所述本公開的各種實(shí)施例關(guān)聯(lián)的功能。如果是這樣，則這些指令可被存儲(chǔ)在一種或更多個(gè)非暫時(shí)性處理器可讀介質(zhì)上，這是在本公開的范圍內(nèi)。處理器可讀介質(zhì)的示例包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。另外，用于實(shí)現(xiàn)本公開的功能計(jì)算機(jī)程序、指令和指令段可由本公開所屬領(lǐng)域的程序員容易地解釋。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施方式均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施方式之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施方式重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施方式的不同之處。

盡管已參照本公開的各種實(shí)施例示出并描述了本公開，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本公開的精神和范圍的情況下，可對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。