一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法和装置

摘要

本发明公开了一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法和装置，该方法包括：获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；预设模型算法库；模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；利用模型算法库，根据场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。本发明依托于网络拓扑、覆盖计算、链路计算、路由计算、业务模型等多种数字化模型，为实际系统论证研制过程提供理论支撑。

权利要求

1.一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述方法包括：S1，获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

S2，预设模型算法库；所述模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；

S3，利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；

S4，将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。

2.根据权利要求1所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果，包括：S31，利用模型算法库，对所述场景参数配置信息中的波束带宽、用户终端多址方式和载波编码调制方式进行处理，得到单波束容量分析结果；

S32，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果；

S33，利用模型算法库，对所述单星容量分析结果和单系统内部星间链路进行处理，得到单系统容量分析结果；

所述单系统容量分析结果包括高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

S34，利用模型算法库，对所述单系统容量分析结果进行处理，得到多星多系统容量分析结果；

所述多星多系统容量分析结果包括多个相对独立系统的容量分析结果和高低轨卫星混合组网容量分析结果。

3.根据权利要求2所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果，包括：S321，获取卫星参数配置信息和地面站参数配置信息；

S322，判断是否为高轨卫星，如果是，执行S323，如果否，进行卫星轨位计算，得到卫星轨位信息，执行S323；

S323，判断是否为单波束，如果是，执行S324，如果否，进行波束间干扰计算，得到波束间干扰信息，执行S324；

S324，利用模型算法库，对卫星参数配置信息、地面站参数配置信息、波束带宽、用户终端多址方式、载波编码调制方式、卫星轨位信息和波束间干扰信息进行处理，得到单波束容量分析结果；

S325，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单个波束满负荷业务流量参数信息；

S326，对所述单个波束满负荷业务流量参数信息进行星上转发能力计算和卫星地面站馈电链路计算，得到单星容量分析结果。

4.根据权利要求2所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述高轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：S331，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

S332，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行卫星覆盖计算和系统内频率干扰计算，得到卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息；

S333，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

S334，判断是否有星间链路，如果是，利用路由算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果，如果否，对所述业务模拟参数信息进行单星容量分析及结果叠加，得到高轨卫星通信系统容量分析结果。

5.根据权利要求2所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述低轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：S335，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

S336，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息；

S337，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

S338，判断业务负载是否均衡，如是，利用负载均衡算法和最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果，如否，利用最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果。

6.根据权利要求2所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述多个相对独立系统的容量分析结果的计算过程为：S341，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

S342，根据所述卫星参数配置信息中当前仿真时刻的高低轨卫星轨位和波束指向，计算高轨卫星对低轨卫星的覆盖情况和干扰指标，得到覆盖信息和干扰指标信息；

S343，利用模型算法库，对所述覆盖信息和干扰指标信息进行处理，得到高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息；

S344，利用模型算法库，对所述高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息分别进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

所述高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果为多个相对独立系统的容量分析结果。

7.根据权利要求2所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，其特征在于，所述高低轨卫星混合组网容量分析结果的计算过程为：S345，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

S346，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到高低轨卫星的轨位信息，并进行数据更新；

S347，判断是否引入干扰规避策略，如是，在所述高低轨卫星的轨位信息中加入高低轨干扰规避策略；

结合高低轨干扰规避策略，对所述高低轨卫星的轨位信息进行处理，得到高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息，并进行数据更新；

S348，对所述高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息进行频率干扰计算，得到业务模拟参数信息；

S349，利用路由算法，对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高低轨卫星混合组网容量分析结果。

8.一种高低轨混合卫星通信系统容量分析装置，其特征在于，所述装置包括：参数配置单元，用于获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

模型算法设置单元，用于预设模型算法库；所述模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；

系统容量分析单元，用于利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；

存储单元，用于将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。

9.一种计算机可存储介质，其特征在于，所述计算机可存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1‑7任一项所述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法。

说明书

一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法和装置。

背景技术

[0002] 我国建设了中星、亚太等多种卫星通信系统，正在开展低轨卫星星座、高轨卫星星座、高低轨混合卫星星座和卫星互联网建设。在卫星系统建设规划过程中，需要预先设计、计算卫星能够满足的通信能力，因此需要相应的卫星通信系统容量仿真模拟平台，对卫星系统的通信容量进行计算，为系统优化设计与建设规划提供理论依据。

[0003] 高低轨混合卫星通信系统容量分析方法针对卫星通信多系统并存、高低轨混合建设的发展现状，能够为卫星通信多系统容量性能分析提供计算支撑，从而为通信卫星、地面关口站、用户终端的建设规划提供依据。

[0004] 按照“GIS平台+卫星通信专业领域计算模型”的设计研制思路，遵循软件架构开放性、松耦合、可重构的设计原则，高低轨混合卫星通信系统容量分析方法集成节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型等数学模型，以及卫星轨位计算、波束覆盖计算、链路预算、吞吐量计算、分析评估算法等算法模型，能够计算多星多系统下的系统容量，能够以直方图、折线图进行可视化呈现，支撑卫星通信系统方案的优劣评判。

[0005] 当前主要的卫星网络计算产品来源于国外，国内缺乏成熟的国产化卫星通信网络分析工具，制约我国卫星通信建设发展，需要相关的技术手段支撑定量分析。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法和装置，能够为卫星通信网络建设提供专业化计算与分析评估手段支撑，为卫星通信系统通信容量和通信能力论证设计提供量化有效的数据支持。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法，所述方法包括：

[0008] S1，获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0009] S2，预设模型算法库；所述模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；

[0010] S3，利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；

[0011] S4，将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。

[0012] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果，包括：

[0013] S31，利用模型算法库，对所述场景参数配置信息中的波束带宽、用户终端多址方式和载波编码调制方式进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0014] S32，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果；

[0015] S33，利用模型算法库，对所述单星容量分析结果和单系统内部星间链路进行处理，得到单系统容量分析结果；

[0016] 所述单系统容量分析结果包括高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0017] S34，利用模型算法库，对所述单系统容量分析结果进行处理，得到多星多系统容量分析结果；

[0018] 所述多星多系统容量分析结果包括多个相对独立系统的容量分析结果和高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0019] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果，包括：

[0020] S321，获取卫星参数配置信息和地面站参数配置信息；

[0021] S322，判断是否为高轨卫星，如果是，执行S323，如果否，进行卫星轨位计算，得到卫星轨位信息，执行S323；

[0022] S323，判断是否为单波束，如果是，执行S324，如果否，进行波束间干扰计算，得到波束间干扰信息，执行S324；

[0023] S324，利用模型算法库，对卫星参数配置信息、地面站参数配置信息、波束带宽、用户终端多址方式、载波编码调制方式、卫星轨位信息和波束间干扰信息进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0024] S325，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单个波束满负荷业务流量参数信息；

[0025] S326，对所述单个波束满负荷业务流量参数信息进行星上转发能力计算和卫星地面站馈电链路计算，得到单星容量分析结果。

[0026] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述高轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：

[0027] S331，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0028] S332，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行卫星覆盖计算和系统内频率干扰计算，得到卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0029] S333，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0030] S334，判断是否有星间链路，如果是，利用路由算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果，如果否，对所述业务模拟参数信息进行单星容量分析及结果叠加，得到高轨卫星通信系统容量分析结果。

[0031] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述低轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：

[0032] S335，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0033] S336，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0034] S337，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0035] S338，判断业务负载是否均衡，如是，利用负载均衡算法和最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果，如否，利用最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果。

[0036] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述多个相对独立系统的容量分析结果的计算过程为：

[0037] S341，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0038] S342，根据所述卫星参数配置信息中当前仿真时刻的高低轨卫星轨位和波束指向，计算高轨卫星对低轨卫星的覆盖情况和干扰指标，得到覆盖信息和干扰指标信息；

[0039] S343，利用模型算法库，对所述覆盖信息和干扰指标信息进行处理，得到高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息；

[0040] S344，利用模型算法库，对所述高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息分别进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0041] 所述高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果为多个相对独立系统的容量分析结果。

[0042] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述高低轨卫星混合组网容量分析结果的计算过程为：

[0043] S345，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0044] S346，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到高低轨卫星的轨位信息，并进行数据更新；

[0045] S347，判断是否引入干扰规避策略，如是，在所述高低轨卫星的轨位信息中加入高低轨干扰规避策略；

[0046] 结合高低轨干扰规避策略，对所述高低轨卫星的轨位信息进行处理，得到高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息，并进行数据更新；

[0047] S348，对所述高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息进行频率干扰计算，得到业务模拟参数信息；

[0048] S349，利用路由算法，对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0049] 本发明实施例第二方面公开了一种高低轨混合卫星通信系统容量分析装置，所述装置包括：

[0050] 参数配置单元，用于获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0051] 模型算法设置单元，用于预设模型算法库；所述模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；

[0052] 系统容量分析单元，用于利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；

[0053] 存储单元，用于将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。

[0054] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果，包括：

[0055] S31，利用模型算法库，对所述场景参数配置信息中的波束带宽、用户终端多址方式和载波编码调制方式进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0056] S32，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果；

[0057] S33，利用模型算法库，对所述单星容量分析结果和单系统内部星间链路进行处理，得到单系统容量分析结果；

[0058] 所述单系统容量分析结果包括高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0059] S34，利用模型算法库，对所述单系统容量分析结果进行处理，得到多星多系统容量分析结果；

[0060] 所述多星多系统容量分析结果包括多个相对独立系统的容量分析结果和高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0061] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果，包括：

[0062] S321，获取卫星参数配置信息和地面站参数配置信息；

[0063] S322，判断是否为高轨卫星，如果是，执行S323，如果否，进行卫星轨位计算，得到卫星轨位信息，执行S323；

[0064] S323，判断是否为单波束，如果是，执行S324，如果否，进行波束间干扰计算，得到波束间干扰信息，执行S324；

[0065] S324，利用模型算法库，对卫星参数配置信息、地面站参数配置信息、波束带宽、用户终端多址方式、载波编码调制方式、卫星轨位信息和波束间干扰信息进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0066] S325，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单个波束满负荷业务流量参数信息；

[0067] S326，对所述单个波束满负荷业务流量参数信息进行星上转发能力计算和卫星地面站馈电链路计算，得到单星容量分析结果。

[0068] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述高轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：

[0069] S331，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0070] S332，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行卫星覆盖计算和系统内频率干扰计算，得到卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0071] S333，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0072] S334，判断是否有星间链路，如果是，利用路由算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果，如果否，对所述业务模拟参数信息进行单星容量分析及结果叠加，得到高轨卫星通信系统容量分析结果。

[0073] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述低轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：

[0074] S335，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0075] S336，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0076] S337，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0077] S338，判断业务负载是否均衡，如是，利用负载均衡算法和最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果，如否，利用最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果。

[0078] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述多个相对独立系统的容量分析结果的计算过程为：

[0079] S341，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0080] S342，根据所述卫星参数配置信息中当前仿真时刻的高低轨卫星轨位和波束指向，计算高轨卫星对低轨卫星的覆盖情况和干扰指标，得到覆盖信息和干扰指标信息；

[0081] S343，利用模型算法库，对所述覆盖信息和干扰指标信息进行处理，得到高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息；

[0082] S344，利用模型算法库，对所述高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息分别进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0083] 所述高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果为多个相对独立系统的容量分析结果。

[0084] 作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述高低轨卫星混合组网容量分析结果的计算过程为：

[0085] S345，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0086] S346，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到高低轨卫星的轨位信息，并进行数据更新；

[0087] S347，判断是否引入干扰规避策略，如是，在所述高低轨卫星的轨位信息中加入高低轨干扰规避策略；

[0088] 结合高低轨干扰规避策略，对所述高低轨卫星的轨位信息进行处理，得到高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息，并进行数据更新；

[0089] S348，对所述高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息进行频率干扰计算，得到业务模拟参数信息；

[0090] S349，利用路由算法，对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0091] 本发明第三方面公开了一种计算机可存储介质，所述计算机可存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的出高低轨混合卫星通信系统容量分析方法中的部分或全部步骤。

[0092] 与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

[0093] 本发明实施例中，考虑卫星网络动态性、链路特性、系统间干扰等多种因素，利用节点、链路、业务等数字模型和覆盖计算、链路预算等算法，明确各模型算法的输入输出关系以及容量计算分析过程。利用本发明提供的方法在对高低轨卫星星座系统容量进行仿真，能够基于单星、单系统的容量计算，重点开展多系统间、高低轨混合等多星多系统的容量分析，得到对卫星通信整体性能的定量计算；依托于网络拓扑、覆盖计算、链路计算、路由计算、业务模型等多种数字化模型，考虑要素较为全面，能为实际系统论证研制过程提供理论分析支撑。

附图说明

[0094] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0095] 图1是本发明实施例公开的一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法的流程示意图；

[0096] 图2是本发明实施例公开的另一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法的流程示意图；

[0097] 图3是本发明实施例公开的一种高低轨混合卫星通信系统容量分析装置的结构示意图。

具体实施方式

[0098] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0099] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

[0100] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

[0101] 本发明公开了一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法及装置，能够通过获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；预设模型算法库；模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；利用模型算法库，根据场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。本发明依托于网络拓扑、覆盖计算、链路计算、路由计算、业务模型等多种数字化模型，为实际系统论证研制过程提供理论支撑。以下分别进行详细说明。

[0102] 实施例一

[0103] 请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法的流程示意图。其中，图1所描述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法可以应用于卫星通信领域，进行系统容量分析，本发明实施例不做限定。如图1所示，该高低轨混合卫星通信系统容量分析方法可以包括以下操作：

[0104] S1，获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0105] S2，预设模型算法库；所述模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；

[0106] S3，利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；

[0107] S4，将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。

[0108] 可选的，所述利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果，包括：

[0109] S31，利用模型算法库，对所述场景参数配置信息中的波束带宽、用户终端多址方式和载波编码调制方式进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0110] S32，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果；

[0111] S33，利用模型算法库，对所述单星容量分析结果和单系统内部星间链路进行处理，得到单系统容量分析结果；

[0112] 所述单系统容量分析结果包括高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0113] S34，利用模型算法库，对所述单系统容量分析结果进行处理，得到多星多系统容量分析结果；

[0114] 所述多星多系统容量分析结果包括多个相对独立系统的容量分析结果和高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0115] 可选的，所述利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果，包括：

[0116] S321，获取卫星参数配置信息和地面站参数配置信息；

[0117] S322，判断是否为高轨卫星，如果是，执行S323，如果否，进行卫星轨位计算，得到卫星轨位信息，执行S323；

[0118] S323，判断是否为单波束，如果是，执行S324，如果否，进行波束间干扰计算，得到波束间干扰信息，执行S324；

[0119] S324，利用模型算法库，对卫星参数配置信息、地面站参数配置信息、波束带宽、用户终端多址方式、载波编码调制方式、卫星轨位信息和波束间干扰信息进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0120] S325，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单个波束满负荷业务流量参数信息；

[0121] S326，对所述单个波束满负荷业务流量参数信息进行星上转发能力计算和卫星地面站馈电链路计算，得到单星容量分析结果；

[0122] S327，判断是否达到预设的仿真时长，如是，结束本次计算，如否，重复S222～S226。

[0123] 可选的，所述高轨卫星通信系统容量分析结果的计算步骤包括：

[0124] S331，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0125] S332，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行卫星覆盖计算和系统内频率干扰计算，得到卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0126] S333，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0127] S334，判断是否有星间链路，如果是，利用路由算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果，如果否，对所述业务模拟参数信息进行单星容量分析及结果叠加，得到高轨卫星通信系统容量分析结果。

[0128] 可选的，所述低轨卫星通信系统容量分析结果的计算步骤包括：

[0129] S335，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0130] S336，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0131] S337，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0132] S338，判断业务负载是否均衡，如是，利用负载均衡算法和最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果，如否，利用最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0133] 判断是否达到预设的仿真时长，如是，结束本次计算，如否，重复前面步骤。

[0134] 可选的，所述多个相对独立系统的容量分析结果的计算过程为：

[0135] S341，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0136] S342，根据所述卫星参数配置信息中当前仿真时刻的高低轨卫星轨位和波束指向，计算高轨卫星对低轨卫星的覆盖情况和干扰指标，得到覆盖信息和干扰指标信息；

[0137] S343，利用模型算法库，对所述覆盖信息和干扰指标信息进行处理，得到高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息；

[0138] S344，利用模型算法库，对所述高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息分别进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0139] 所述高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果为多个相对独立系统的容量分析结果。

[0140] 判断是否达到预设的仿真时长，如是，结束本次计算，如否，重复前面步骤。

[0141] 可选的，所述高低轨卫星混合组网容量分析结果的计算过程为：

[0142] S345，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0143] S346，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到高低轨卫星的轨位信息，并进行数据更新；

[0144] S347，判断是否引入干扰规避策略，如是，在所述高低轨卫星的轨位信息中加入高低轨干扰规避策略；

[0145] 结合高低轨干扰规避策略，对所述高低轨卫星的轨位信息进行处理，得到高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息，并进行数据更新；

[0146] S348，对所述高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息进行频率干扰计算，得到业务模拟参数信息；

[0147] S349，利用路由算法，对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高低轨卫星混合组网容量分析结果；

[0148] 判断是否达到预设的仿真时长，如是，结束本次计算，如否，重复前面步骤。

[0149] 实施例二

[0150] 请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法的流程示意图。其中，图2所描述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法可以应用于卫星通信领域，进行系统容量分析，本发明实施例不做限定。如图2所示，该高低轨混合卫星通信系统容量分析方法完成了高低轨混合卫星通信系统场景的可视化输入、容量计算、指标统计等功能，主要包括场景参数配置、系统容量分析、指标参数统计和模型算法库四个功能模块。

[0151] 其中，场景参数配置模块主要针对卫星、地面站和用户终端的设备参数、地理位置等进行编辑，并配置云雾、雨衰等大气环境参数。

[0152] 系统容量分析模块主要包括单波束容量分析、单星容量分析、单系统容量分析和多星多系统容量分析，考虑频谱干扰、大气环境等外部环境因素，调用模型算法库计算系统吞吐量。

[0153] (1)单波束容量分析子模块以波束带宽、用户终端多址方式、载波编码调制方式等参数作为输入，利用卫星通信链路预算计算单个波束所能够承载的用户量和业务量；

[0154] (2)单星容量分析子模块以单个波束容量数据为输入，考虑波束间干扰对波束带宽的影响，通过单波束容量累加得到单星设计容量；以业务配置和传输能力分析模块输出的链路负载为输入，计算任务条件下的单星业务承载；

[0155] (3)单系统容量分析子模块分析高轨卫星通信系统和低轨卫星通信系统的系统容量，以单星容量分析为基础，考虑单系统(如中星、亚太等GEO卫星通信系统和卫星互联网低轨LEO星座)内部星间链路(如高轨星间链路、低轨星座星间链路)情况下的系统容量；

[0156] (4)多星多系统容量分析子模块一方面针对多个独立系统之间存在干扰情况下开展系统容量计算，另一方面开展高低轨混合多系统混合组网下的吞吐量计算。

[0157] 指标参数统计模块主要用于采集和存储容量分析计算数据，包括计算时间、用户量、业务量和系统吞吐量等指标。

[0158] 模型算法库包括节点、载荷、链路、拓扑、业务等模型，以及覆盖计算、路由计算、链路预算、干扰计算等算法。其中，节点模型针对卫星、地面站等通信网络节点以及车载、舰载等各类用户终端节点进行建模；载荷模型针对天线、转发器等通信载荷进行建模，并依赖于节点模型；链路模型开展链路衰减、带宽和丢包率的计算；拓扑模型针对星间、星地等天地一体的动态网络拓扑结构进行建模；业务模型针对全球地理人口分布统计数据，以地理栅格进行划分，进行业务量的建模；覆盖计算主要计算卫星波束对用户的覆盖重数、覆盖时长、覆盖间隔等指标数据；路由算法包含最短路径算法和负载均衡算法；链路预算主要计算链路带宽、链路可用性、链路容量、链路传输速率等；干扰计算主要针对多星间的同频干扰计算载噪比。

[0159] 可选的，系统容量计算依赖于多种高精度模型算法的支撑。在轨道计算方面，仿真平台集成了J2轨道计算模型，同时采用了中星、亚太等公布的准确星历数据；在业务模型方面，以公布的全球人口统计分布数据为输入进行业务流量建模。

[0160] 实施例三

[0161] 请参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种高低轨混合卫星通信系统容量分析装置的流程示意图。其中，图3所描述的高低轨混合卫星通信系统容量分析装置可以应用于卫星通信领域，进行系统容量分析，本发明实施例不做限定。如图3所示，该高低轨混合卫星通信系统容量分析装置包括：

[0162] S301，参数配置单元，用于获取场景参数配置信息和外部环境因素信息；所述场景参数配置信息包括卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0163] S302，模型算法设置单元，用于预设模型算法库；所述模型算法库包括节点模型、载荷模型、链路模型、拓扑模型、业务模型、路由算法、链路预算算法、频率干扰算法和资源分配算法；

[0164] S303，系统容量分析单元，用于利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果；

[0165] S304，存储单元，用于将所述容量分析结果存储到指标参数统计模块中。

[0166] 可选的，利用模型算法库，根据所述场景参数配置信息和外部环境因素信息，对高低轨混合卫星通信系统进行容量分析，得到容量分析结果，包括：

[0167] S31，利用模型算法库，对所述场景参数配置信息中的波束带宽、用户终端多址方式和载波编码调制方式进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0168] S32，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果；

[0169] S33，利用模型算法库，对所述单星容量分析结果和单系统内部星间链路进行处理，得到单系统容量分析结果；

[0170] 所述单系统容量分析结果包括高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0171] S34，利用模型算法库，对所述单系统容量分析结果进行处理，得到多星多系统容量分析结果；

[0172] 所述多星多系统容量分析结果包括多个相对独立系统的容量分析结果和高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0173] 可选的，所述利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单星容量分析结果，包括：

[0174] S321，获取卫星参数配置信息和地面站参数配置信息；

[0175] S322，判断是否为高轨卫星，如果是，执行S323，如果否，进行卫星轨位计算，得到卫星轨位信息，执行S323；

[0176] S323，判断是否为单波束，如果是，执行S324，如果否，进行波束间干扰计算，得到波束间干扰信息，执行S324；

[0177] S324，利用模型算法库，对卫星参数配置信息、地面站参数配置信息、波束带宽、用户终端多址方式、载波编码调制方式、卫星轨位信息和波束间干扰信息进行处理，得到单波束容量分析结果；

[0178] S325，利用模型算法库，对所述单波束容量分析结果和链路负载进行处理，得到单个波束满负荷业务流量参数信息；

[0179] S326，对所述单个波束满负荷业务流量参数信息进行星上转发能力计算和卫星地面站馈电链路计算，得到单星容量分析结果。

[0180] 可选的，所述高轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：

[0181] S331，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0182] S332，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行卫星覆盖计算和系统内频率干扰计算，得到卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0183] S333，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0184] S334，判断是否有星间链路，如果是，利用路由算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果，如果否，对所述业务模拟参数信息进行单星容量分析及结果叠加，得到高轨卫星通信系统容量分析结果。

[0185] 可选的，所述低轨卫星通信系统容量分析结果基于以下步骤获得：

[0186] S335，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0187] S336，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息；

[0188] S337，判断是否有外部干扰源，如果是，引入外部干扰源；对所述外部干扰源、卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息，如果否，对所述卫星轨位信息、星座拓扑信息、低轨星座覆盖信息和系统内频率干扰信息进行处理，得到业务模拟参数信息；

[0189] S338，判断业务负载是否均衡，如是，利用负载均衡算法和最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果，如否，利用最短路径算法对所述业务模拟参数信息进行处理，得到低轨卫星通信系统容量分析结果。

[0190] 可选的，所述多个相对独立系统的容量分析结果的计算过程为：

[0191] S341，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0192] S342，根据所述卫星参数配置信息中当前仿真时刻的高低轨卫星轨位和波束指向，计算高轨卫星对低轨卫星的覆盖情况和干扰指标，得到覆盖信息和干扰指标信息；

[0193] S343，利用模型算法库，对所述覆盖信息和干扰指标信息进行处理，得到高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息；

[0194] S344，利用模型算法库，对所述高轨卫星链路预算信息和低轨卫星链路预算信息分别进行处理，得到高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果；

[0195] 所述高轨卫星通信系统容量分析结果和低轨卫星通信系统容量分析结果为多个相对独立系统的容量分析结果。

[0196] 可选的，所述高低轨卫星混合组网容量分析结果的计算过程为：

[0197] S345，获取卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息；

[0198] S346，对所述卫星参数配置信息、地面站参数配置信息和业务传输需求配置信息进行处理，得到高低轨卫星的轨位信息，并进行数据更新；

[0199] S347，判断是否引入干扰规避策略，如是，在所述高低轨卫星的轨位信息中加入高低轨干扰规避策略；

[0200] 结合高低轨干扰规避策略，对所述高低轨卫星的轨位信息进行处理，得到高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息，并进行数据更新；

[0201] S348，对所述高低轨之间星地拓扑信息、高轨间星地拓扑信息、低轨间星地拓扑信息进行频率干扰计算，得到业务模拟参数信息；

[0202] S349，利用路由算法，对所述业务模拟参数信息进行处理，得到高低轨卫星混合组网容量分析结果。

[0203] 实施例四

[0204] 本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行实施例一或实施例二所描述的高低轨混合卫星通信系统容量分析方法中的步骤。

[0205] 以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0206] 通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read‑only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only  Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One‑time Programmable  Read‑Only  Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically‑Erasable Programmable Read‑Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read‑Only Memory，CD‑ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

[0207] 最后应说明的是：本发明实施例公开的一种高低轨混合卫星通信系统容量分析方法及装置所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。