一種面向全球信息分發(fā)的geo和leo雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，包括由三顆GEO衛(wèi)星組成的外層骨干網(wǎng)絡(luò)和至少一顆LEO衛(wèi)星組成的內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，所述3顆GEO衛(wèi)星位于地球赤道上空，定點(diǎn)經(jīng)度相差120°，GEO衛(wèi)星之間通過固定星間鏈路互聯(lián)，所述LEO衛(wèi)星軌道高度為1450km，軌道傾角為84.5°，所述外層骨干網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)之間通過廣播方式進(jìn)行信息分發(fā)，外層骨干網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)之間以及雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面之間廣播時(shí)采用無速率編碼方式。本發(fā)明的雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，能夠僅靠少量衛(wèi)星，對(duì)中低緯度地區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫和增強(qiáng)覆蓋，同時(shí)兼顧南北極區(qū)的覆蓋，實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的容中斷分發(fā)。
【專利說明】—種面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)容中斷分發(fā)的雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著商業(yè)和軍事等領(lǐng)域?qū)πl(wèi)星通信的需求不斷提高，衛(wèi)星通信開始由單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)向多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。單層衛(wèi)星星座主要分為GEO(Geostationary EarthOrbit,地球同步軌道衛(wèi)星)星座、MEO (Medium Earth Orbit,中軌道衛(wèi)星)星座和LEO (LowEarth Orbit，低軌道衛(wèi)星)星座。GEO星座通常僅需要3顆GEO衛(wèi)星基本就能連續(xù)地覆蓋全球的中低緯地區(qū)，覆蓋切換少，搭建經(jīng)濟(jì)成本低，但系統(tǒng)無法覆蓋全球，兩極附近有通信盲區(qū)，北半球存在由于高山造成的“南山效應(yīng)”，對(duì)中高緯度區(qū)平均通信仰角較低，受遮擋概率高、衰落余量大，而且GEO衛(wèi)星軌道位置受限，電磁兼容和軌道協(xié)調(diào)困難，易受干擾，抗摧毀能力較弱。MEO星座傳播延遲較小，信號(hào)衰減較低，易于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端通信系統(tǒng)，但若要實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信，則需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于GEO的3顆衛(wèi)星，衛(wèi)星造價(jià)較高。LEO星座衛(wèi)星軌道最低，信號(hào)傳播時(shí)延小，易于為地面站或移動(dòng)終端提供服務(wù)，但每顆衛(wèi)星覆蓋范圍較小，若要實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信則需要很多顆衛(wèi)星，衛(wèi)星間鏈路切換也較為頻繁，對(duì)于衛(wèi)星的星上處理能力要求較高。
[0003]對(duì)此，日本的Kimmura、韓國的Lee、美國的Akyildiz以及我國的胡劍浩等學(xué)者都提出過多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。在這些網(wǎng)絡(luò)中，由于GEO和MEO衛(wèi)星的軌道較高，其傳輸時(shí)延和鏈路損耗都比較大，因此通常作為空間信息交換的骨干網(wǎng)；而LEO衛(wèi)星則可以為地面的移動(dòng)終端用戶提供服務(wù)，因此LEO作為地面用戶的接入節(jié)點(diǎn)。但這些多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的信息傳輸，都采用了很多的LEO衛(wèi)星或MEO衛(wèi)星，如Kimmura的設(shè)計(jì)采用588顆LEO衛(wèi)星，Lee和Akyildiz采用72顆LEO衛(wèi)星，胡劍浩采用了 63顆LEO衛(wèi)星，而且多數(shù)衛(wèi)星之間建立星間鏈路，鏈路切換較為頻繁，對(duì)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求較高，整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)造價(jià)成本較聞。
[0004]同時(shí)，衛(wèi)星通信中，由于大氣衰減、電磁輻射等惡劣條件的干擾使得信道誤碼率可能急劇惡化，數(shù)據(jù)的單次發(fā)送成功率較低，而衛(wèi)星鏈路傳播時(shí)延大，反饋重傳的策略會(huì)造成更大時(shí)延，以卷積碼、Turbo碼、LDPC碼等為代表的前向糾錯(cuò)編碼一般僅用于檢測(cè)和校正較小塊數(shù)據(jù)，此外，衛(wèi)星通信中星間鏈路具有易中斷以及LEO衛(wèi)星與地面切換頻繁的特點(diǎn)。
[0005]綜上所述，由于LE0、ME0和GEO的單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在通信過程中各有優(yōu)缺點(diǎn)，難以適應(yīng)現(xiàn)在日漸增長的綜合業(yè)務(wù)需求，而前人提出的多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的信息分發(fā)需要很多的LEO衛(wèi)星或MEO衛(wèi)星，且不同層間衛(wèi)星多通過星間鏈路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，對(duì)于LEO衛(wèi)星的星上處理能力要求較高，整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)造價(jià)成本太高。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是:如何能夠僅靠較少的衛(wèi)星數(shù)量和較為簡單的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)快速、可靠的信息分發(fā)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，能夠僅靠少量衛(wèi)星，達(dá)到對(duì)中低緯度地區(qū)的無縫覆蓋，同時(shí)兼顧南北極區(qū)，實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的容中斷分發(fā)。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:包括由3顆GEO衛(wèi)星組成的外層骨干網(wǎng)絡(luò)和至少I顆LEO衛(wèi)星組成的內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，所述3顆GEO衛(wèi)星位于地球赤道上空，定點(diǎn)經(jīng)度相差120°，GE0衛(wèi)星之間通過固定星間鏈路互聯(lián)，所述LEO衛(wèi)星軌道高度為1450km，軌道傾角為84.5°，所述外層骨干網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)之間以及雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通過廣播方式進(jìn)行信息分發(fā)。
[0009]優(yōu)選地，所述信息分發(fā)采用無速率編碼方式進(jìn)行。
[0010]優(yōu)選地,所述LEO衛(wèi)星數(shù)量為6顆或24顆。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、網(wǎng)絡(luò)搭建所需要的衛(wèi)星數(shù)量少:整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)只需要幾顆至二三十顆衛(wèi)星便可搭建，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般雙層網(wǎng)絡(luò)的近百顆甚至數(shù)百顆衛(wèi)星。譬如，僅需3顆GEO衛(wèi)星組成的骨干網(wǎng)絡(luò)即可覆蓋地球的中低緯度區(qū)域，若采用24顆極軌LEO衛(wèi)星組成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，若采用6顆極軌LEO衛(wèi)星組成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，平均每個(gè)時(shí)刻可對(duì)全球的98.13%以上區(qū)域提供覆蓋，即便采用I顆LEO衛(wèi)星構(gòu)成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，也可以實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的分發(fā)，因此，整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)大大降低。
[0013]2、覆蓋范圍大，實(shí)現(xiàn)信息全球范圍分發(fā):能夠?qū)χ械途暥鹊貐^(qū)實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋，在南北極區(qū)實(shí)現(xiàn)周期覆蓋。GEO骨干網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)中低緯度地區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋，通過GEO骨干網(wǎng)絡(luò)向LEO增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播，LEO衛(wèi)星采用無速率編碼的方式對(duì)南北極區(qū)進(jìn)行廣播，可以解決在極區(qū)信息分發(fā)過程中出現(xiàn)的覆蓋中斷問題，實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的分發(fā)。采用內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)能夠提高系統(tǒng)的可用度，緩解中高緯度地區(qū)、城市、峽谷、山區(qū)衛(wèi)星信號(hào)易被遮擋的問題，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，解決因GEO衛(wèi)星受干擾造成系統(tǒng)不能正常工作的難題。
[0014]3、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單易搭建:外層骨干網(wǎng)絡(luò)GEO衛(wèi)星之間建立固定星間鏈路，這些永久性星間鏈路，鏈路長度、方位角和俯仰角幾乎不變，易于星間鏈路的建立和保持。GEO骨干網(wǎng)絡(luò)與LEO增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)之間通過廣播的方式進(jìn)行信息的分發(fā)，GEO衛(wèi)星作為外層骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，既承擔(dān)地面用戶終端的業(yè)務(wù)傳輸，也為LEO衛(wèi)星和地面信關(guān)站提供連接和信息交換；內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)LEO衛(wèi)星對(duì)極區(qū)提供周期服務(wù)，并為中低緯度地區(qū)用戶終端提供增強(qiáng)業(yè)務(wù)傳輸。雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，星間鏈路的建立難度很低，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)易于搭建。
[0015]4、LE0衛(wèi)星的成本要求較低:內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)所有LEO衛(wèi)星都在骨干網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)，可以通過廣播的方式與GEO衛(wèi)星進(jìn)行信息分發(fā)。衛(wèi)星上不用搭載建立星間鏈路的設(shè)備，同時(shí)，對(duì)于衛(wèi)星的星上處理能力要求較低，LEO衛(wèi)星的造價(jià)成本較低。而且，可以隨時(shí)增加LEO衛(wèi)星的數(shù)目來控制整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對(duì)南北極區(qū)的覆蓋周期。
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)三維結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖2是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)的多星覆蓋圖。
[0019]圖3是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)的單星覆蓋時(shí)間圖。
[0020]圖4是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)為全球提供的平均通信仰角變化情況。
[0021]圖5是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用6顆衛(wèi)
星時(shí)的多星覆蓋圖。
[0022]圖6是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用6顆衛(wèi)
星時(shí)的單星覆蓋時(shí)間圖。
[0023]圖7是本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)一顆LEO衛(wèi)星與外層骨干網(wǎng)絡(luò)GEO星座的可見時(shí)間情況。
[0024]圖8是3GE0和ILEO仿真起始時(shí)刻的星歷表。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:包括由3顆GEO衛(wèi)星組成的外層骨干網(wǎng)絡(luò)和至少I顆LEO衛(wèi)星組成的內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，所述3顆GEO衛(wèi)星位于地球赤道上空，定點(diǎn)經(jīng)度相差120°，GEO衛(wèi)星之間通過固定星間鏈路互聯(lián)，所述LEO衛(wèi)星軌道高度為1450km，軌道傾角為84.5°，所述外層骨干網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)之間通過廣播方式進(jìn)行信息分發(fā)。
[0026]所述外層骨干網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)之間以及整個(gè)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面之間通過廣播方式進(jìn)行信息分發(fā)時(shí)采用無速率編碼方式。
[0027]所述LEO衛(wèi)星數(shù)量為6顆。
[0028]所述LEO衛(wèi)星數(shù)量為24顆。
[0029]整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)只需要幾顆至二三十顆衛(wèi)星便可搭建，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般雙層網(wǎng)絡(luò)的近百顆甚至數(shù)百顆衛(wèi)星。譬如，僅需3顆GEO衛(wèi)星組成的骨干網(wǎng)絡(luò)即可覆蓋地球的中低緯度區(qū)域，若采用24顆極軌LEO衛(wèi)星組成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，若采用6顆極軌LEO衛(wèi)星組成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，平均每個(gè)時(shí)刻可對(duì)全球的98.13%以上區(qū)域提供覆蓋，即便采用I顆LEO衛(wèi)星構(gòu)成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，也可以實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的分發(fā)，因此，整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)大大降低。
[0030]GEO骨干網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)中低緯度地區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋，通過GEO骨干網(wǎng)絡(luò)向LEO增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣播，LEO衛(wèi)星采用無速率編碼的方式對(duì)南北極區(qū)進(jìn)行廣播，可以解決在極區(qū)信息分發(fā)過程中出現(xiàn)的覆蓋中斷問題，實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的分發(fā)。采用內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)能夠提高系統(tǒng)的可用度，緩解中高緯度地區(qū)、城市、峽谷、山區(qū)衛(wèi)星信號(hào)易被遮擋的問題，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，解決因GEO衛(wèi)星受干擾造成系統(tǒng)不能正常工作的難題。
[0031 ] 內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)所有LEO衛(wèi)星都在骨干網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)，通過廣播的方式與GEO衛(wèi)星進(jìn)行信息分發(fā)。
[0032]所述衛(wèi)星進(jìn)行廣播時(shí)采用無速率編碼的方式，以解決信息分發(fā)過程中可能出現(xiàn)的覆蓋中斷問題。[0033]面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)廣播時(shí)采用的無速率碼分析如下:
[0034]無速率碼的特點(diǎn)是編碼端能夠源源不斷產(chǎn)生足夠數(shù)量的碼字，接收端只要收到稍多于原始數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)，就能夠恢復(fù)出原始信息，而不管具體接收的是哪些編碼數(shù)據(jù)。無速率碼能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)信道環(huán)境的變化。當(dāng)信道環(huán)境惡化時(shí)，發(fā)送端發(fā)送更多的碼字，而當(dāng)信道環(huán)境較好時(shí)，發(fā)送端可以減少發(fā)送碼字的數(shù)目，目的就是使接收端能夠收到一定量的編碼分組從而保證正確譯碼。
[0035]因此，雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用無速率編碼方式進(jìn)行廣播，可以實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn):
[0036]I)可靠性:數(shù)據(jù)能夠完整地分發(fā)到所有的廣播終端；
[0037]2)快速性:降低了確認(rèn)重傳的次數(shù)，傳輸時(shí)延得到有效的減少，信息發(fā)送更為快速；
[0038]3)高效率:每個(gè)接收端正確恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)所需接收的編碼分組數(shù)目較少,接收時(shí)間較短；
[0039]4)可中斷:數(shù)據(jù)分發(fā)期間，接受用戶能夠在任意時(shí)刻接入信息源并進(jìn)行數(shù)據(jù)的下載，并且隨時(shí)可以中斷下載，稍后可以再次接入繼續(xù)下載；
[0040]5)兼容性:能夠克服網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性，兼容大量分組丟失概率與信道速率不同的用戶。
[0041]本發(fā)明的面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，基于無速率編碼實(shí)現(xiàn)全球容中斷信息分發(fā)，采用無速率編碼的方式進(jìn)行廣播，降低了確認(rèn)重傳的次數(shù)，有效的減少了傳輸時(shí)延，信息發(fā)送更為快速。同時(shí)，由于無速率碼具有可中斷續(xù)傳的特性，在內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)對(duì)地面進(jìn)行廣播時(shí)，由于某一顆LEO衛(wèi)星離開極區(qū)造成的信息分發(fā)中斷的問題，可以通過采用下一顆LEO衛(wèi)星在通過該區(qū)域時(shí)續(xù)傳中斷信息的方式予以解決。
[0042]例如，內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)是由24顆極軌LEO衛(wèi)星組成的Walker星座，LEO衛(wèi)星的軌道高度為1450km，軌道傾角為84.5°，按照24/6/3的星座參數(shù)建立Walker星座。外層3顆GEO衛(wèi)星軌道傾角均為0°，定點(diǎn)經(jīng)度依次為110° EUO0 W和130° W，GE0衛(wèi)星間建立固定星間鏈路。各衛(wèi)星波束邊緣仰角均為10°。
[0043]采用STK (Satellite Tool Kit)軟件產(chǎn)生3顆GEO衛(wèi)星和I顆LEO衛(wèi)星仿真起始時(shí)刻的星歷參數(shù)如圖8中表I所示。再在LEO衛(wèi)星基礎(chǔ)上根據(jù)24/6/3的星座參數(shù)建立Walker星座，各衛(wèi)星波束邊緣仰角均為10°。
[0044]根據(jù)上述條件，當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能分析如下:
[0045]圖2是當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多星覆蓋圖，白色為單星100%覆蓋區(qū)域，灰色為雙星100%覆蓋區(qū)域，黑色為三星100%覆蓋的區(qū)域。
[0046]圖3是當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的單星覆蓋時(shí)間圖，灰色為單星100%時(shí)間覆蓋區(qū)域。
[0047]由圖2和圖3可以看出，當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用24顆衛(wèi)星時(shí)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)全球無縫覆蓋，且能夠?qū)Ω呔暥葏^(qū)域?qū)崿F(xiàn)雙星或三星覆蓋。由圖4可以看出，雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)θ騾^(qū)域提供良好的平均通信仰角，特別是在低緯度和高緯度地區(qū)，平均通信仰角更高。
[0048]再例如，內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)是由6顆極軌LEO衛(wèi)星組成的Walker星座時(shí)，采用STK(Satellite Tool Kit)軟件產(chǎn)生3顆GEO衛(wèi)星和I顆LEO衛(wèi)星仿真起始時(shí)刻的星歷參數(shù)如表I所示。再在LEO衛(wèi)星基礎(chǔ)上根據(jù)6/6/1的星座參數(shù)建立Walker星座，各衛(wèi)星波束邊緣仰角均為10°。[0049]根據(jù)上述條件，當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用6顆衛(wèi)星時(shí)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能分析如下:
[0050]圖5是當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用6顆衛(wèi)星時(shí)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多星覆蓋圖，灰色為單星100%覆蓋區(qū)域，黑色為雙星100%覆蓋區(qū)域，白色為未達(dá)到單星100%覆蓋的區(qū)域。
[0051]圖6是當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用6顆衛(wèi)星時(shí)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的單星覆蓋時(shí)間圖，黑色為單星100%時(shí)間覆蓋區(qū)域，灰色為單星80%以上時(shí)間覆蓋區(qū)域，白色為單星80%以下時(shí)間覆蓋區(qū)域。
[0052]由圖5和圖6可以看出，當(dāng)內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)采用6顆衛(wèi)星時(shí)本發(fā)明能夠?qū)χ械途暥鹊貐^(qū)實(shí)現(xiàn)100%時(shí)間覆蓋，能夠?qū)θ虻?1.75%區(qū)域提供100%時(shí)間覆蓋，對(duì)全球的96.29%區(qū)域提供80%以上時(shí)間覆蓋，平均每個(gè)時(shí)刻可對(duì)全球的98.13%以上區(qū)域提供覆蓋。由圖6可以看出，在兩極區(qū)域雖然沒有實(shí)現(xiàn)100%時(shí)間覆蓋，但也能實(shí)現(xiàn)周期覆蓋，而且覆蓋中斷時(shí)間較短?？梢酝ㄟ^增減LEO衛(wèi)星的數(shù)目來控制整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對(duì)兩極區(qū)域的覆蓋周期。即使只采用I顆LEO衛(wèi)星構(gòu)成的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，也可以實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的分發(fā)。
[0053]圖7是一顆LEO衛(wèi)星與外層骨干網(wǎng)絡(luò)GEO星座的可見時(shí)間情況。從圖中可以看出，LEO衛(wèi)星在任意時(shí)刻至少可以與一顆GEO衛(wèi)星可見，根據(jù)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，內(nèi)層網(wǎng)絡(luò)所有LEO衛(wèi)星都在骨干網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)，可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)GEO衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星之間的廣播。
[0054]本發(fā)明的面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，僅靠較少的衛(wèi)星數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了全球范圍內(nèi)高效、可靠的信息分發(fā)。GEO骨干網(wǎng)絡(luò)對(duì)地球南北緯約50°范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋。LEO增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)南北極區(qū)的周期覆蓋，提高系統(tǒng)的可用度，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性；整個(gè)雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)根據(jù)衛(wèi)星軌道的可預(yù)測(cè)特點(diǎn)，采用無速率編碼的方式解決信息分發(fā)過程中可能出現(xiàn)的覆蓋中斷問題，實(shí)現(xiàn)信息在全球范圍內(nèi)的容中斷分發(fā)。
【權(quán)利要求】
1.一種面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:包括由3顆GEO衛(wèi)星組成的外層骨干網(wǎng)絡(luò)和至少I顆LEO衛(wèi)星組成的內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，所述3顆GEO衛(wèi)星位于地球赤道上空，定點(diǎn)經(jīng)度相差120°，GE0衛(wèi)星之間通過固定星間鏈路互聯(lián)，所述LEO衛(wèi)星軌道高度為1450km，軌道傾角為84.5°，所述外層骨干網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)層增強(qiáng)網(wǎng)之間以及雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面之間通過廣播方式進(jìn)行信息分發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述信息分發(fā)采用無速率編碼方式進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述LEO衛(wèi)星數(shù)量為6顆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面向全球信息分發(fā)的GEO和LEO雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述LEO衛(wèi)星數(shù)量為24顆。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK103957045SQ201410165182
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】張更新, 王闖, 張威, 謝智東, 邊東明, 孔博, 胡婧 申請(qǐng)人:中國人民解放軍理工大學(xué)