[发明专利]一种多轨道器中继通信方法

说明书

本发明提供一种多轨道器中继通信方法，包括：业务协调阶段，包括利用预设轨道器接入优选函数进行博弈计算，生成轨道器服务计划并广播发送；其中，所述预设轨道器接入优选函数用于确定每个工作时隙以单位传输容量条件下系统成本最低为目标用户终端选择接入的轨道器；业务服务阶段，包括各轨道器与用户终端之间根据所述轨道器服务计划建立数据传输通道，完成中继通信服务。在兼容原有邻近空间协议的基础上，通过博弈计算与信息交互实现了吞吐量、公平性、存储成本、传输成本等方面系统综合性能优化，进一步提升中继通信的使用效益，实现信息传输容量效益的最优化。

技术领域

本发明属于深空通信技术领域，具体涉及一种多轨道器中继通信方法。

背景技术

目前，地外行星表面探测任务已成为国内外关注的重点，未来还有可能实施载人登陆任务，信息传输需求量很大。在行星表面探测任务中，用户终端(如火星车)通常采用两种方式实现数据收发：第一种是采用S频段全向天线，通过直接对地链路与地球深空站建立连接，实现点对点直接通信；第二种是采用UHF频段全向天线，通过近距无线链路与轨道器建立连接，通过CCSDS Proximity-1协议(简称邻近空间协议)实现端到端中继通信。

在现有技术体制下，直接对地链路信息传输能力十分有限，可作为传输关键状态信息的备份链路以提高任务可靠性，大容量业务应用数据主要采用近距无线链路承载即采用中继通信技术实现数据回传。行星中继通信系统主要由地球深空站、轨道器和行星表面的用户终端组成。多颗轨道器组网运行可对行星表面用户实现较高覆盖率，并为用户提供灵活可靠的数据中继传输服务。地球深空站由分布于地球不同经度位置的大口径天线或天线阵构成，可以实现对天方向接近4π立体角的指向覆盖。除行星上合期间凌日干扰等恶劣空间环境影响外，地球深空站构成的深空测控网可以实现对于行星的准连续通信支持。多轨道器由多个航天机构的异构轨道器群组成，各轨道器具有不同的轨道参数与通信条件，在执行行星中继通信的同时还要兼顾行星表面及大气的勘查任务，其中继转发能力具有动态变化的特点。

目前，国内外在轨或即将发射的行星探测器等用户终端均在近距无线链路上部署了邻近空间协议，用来实现用户终端与轨道器之间的中继通信，其中：

1)物理层支持自适应调制编码技术，信息传输速率可根据信道质量分档自动设置，在信道利用率方面可实现信息传输容量效益的最优化；

2)链路层采用单址接入方式，当同时有多个轨道器具备接入条件时，用户终端采用先到先得策略选择接入点，即仅与首个建立握手信号的轨道器通信，在接纳控制方面并未实现信息传输容量效益的最优化。

发明内容

本发明提供一种多轨道器中继通信方法，在兼容原有邻近空间协议的基础上，通过博弈计算与信息交互实现了吞吐量、公平性、存储成本、传输成本等方面系统综合性能优化，进一步提升中继通信的使用效益，实现信息传输容量效益的最优化。

本发明的技术方案是这样实现的，一种多轨道器中继通信方法，包括：

业务协调阶段，包括利用预设轨道器接入优选函数进行博弈计算，生成轨道器服务计划并广播发送；其中，所述预设轨道器接入优选函数用于确定每个工作时隙以单位传输容量条件下系统成本最低为目标用户终端选择接入的轨道器；

业务服务阶段，包括各轨道器与用户终端之间根据所述轨道器服务计划建立数据传输通道，完成中继通信服务。

进一步地，所述系统成本，是根据轨道器的航天机构间权重因子、轨道器的在轨存储状态权重因子、轨道器的邻近空间距离权重因子、轨道器存储成本、用户终端与轨道器近距无线链路的信息传输成本计算得到的。

进一步地，所述预设轨道器接入优选函数如下：