一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法与流程

本发明涉及星弹通信领域，具体涉及一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法。

背景技术：

1、目前节点切换技术多应用于民用通信业务，针对星弹通信领域隐蔽性要求高、速率低、高动态、延迟长等特点不具备良好的包容性。无线组网通信技术领域多数情况下的基本构成与星弹网络架构类似，为一个基站服务多个移动节点。一个基站可覆盖一定范围内的节点，使节点与主干网络进行业务收发.所以为了覆盖更广的范围，就需要多个基站来完成。移动节点在区间之间需要频繁进行切换，这给实时业务及其数据的传输完整性带来巨大压力。

2、在弹载端数据链已经与第一卫星组网的状态下，进入卫星第一卫星和第二卫星覆盖的交叠区域且由第一卫星移动至第二卫星过程中，随着导弹与第一卫星间距离变远直至驶出第一卫星覆盖范围，导致导弹退网业务中断，需要重新进入第二卫星网络。该入网、退网的过程时间过长，长时间通信中断不满足导弹使用要求。

3、具体的，如图1所示，展示了双星切换场景的示意图，导弹从第一卫星的范围驶入双星交叠区域，随着导弹的行驶，逐渐驶离第一卫星覆盖区域，进入第二卫星的覆盖区域，导弹会推出第一卫星网络，进入第二卫星网络，在该星弹数据链双星切换过程中存在一下几个问题：首先，已入第一卫星网络的导弹进入两颗卫星的交叠区域，且由第一卫星移动至第二卫星过程中，根据卫星轨道高度，允许导弹切换星网的时间可能很短，若切换不及时会因为导弹与第一卫星距离变大导致链路中断，因此如何快速自主判断切星以及切星所需时间极为关键；其次，第二卫星此时并未与导弹建网，因此需获取导弹位置，实现星弹两端相控阵的定向通信；第三，切换星网过程中，导弹会同时与第一卫星，第二卫星进行业务交互，如何避免通信碰撞引起的链路终端问题；第四，切换星网过程中，若由于链路问题导致切换失败，如何保证星弹业务持续传输。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决双星切换中会出现的星弹业务传输中断问题。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，包括以下步骤：

3、s1、导弹根据与各个卫星的距离判断是否需要自主切星；

4、s2、导弹向通信卫星发送切星请求，通信卫星向导弹下传切星许可；

5、s3、若导弹未接收到切星许可，则继续维持网络状态与通信卫星通信；若导弹接收到通信卫星下传的切星许可，则进入切星状态；

6、s4、进入切星状态的导弹在星弹通信周期内向目的卫星发送入网请求，目的卫星在其覆盖区域进行搜索，捕获并判断出导弹的位置信息；

7、s5、目的卫星向导弹发送入网许可，导弹收到入网许可后完成切星，与目的卫星通信，从通信卫星退网。

8、其中，导弹与星网绝对时间同步，导弹的弹载数据链根据绝对时间t和预存的星网内卫星轨道参数推算出星网内各个卫星在t时刻时的实时位置，当与目的卫星的距离小于与通信卫星的距离时，导弹判断需要切星，即由当前通信卫星切换至目的卫星。

9、其中，所述星弹通信周期包括目的卫星搜索导弹入网请求时隙、目的卫星下传入网许可信息时隙、星弹业务传输时隙、通信卫星下传切星许可信息时隙，以及空闲时隙。

10、其中，所述步骤s2进一步包括以下步骤：

11、s21、当导弹判断需要切星时，在上行业务包中添加特定标志，通过星弹业务传输时隙时发送的业务传输向通信卫星发送切星请求；

12、s22、通信卫星收到导弹上传的上行业务包后，通过上行业务包中的特定标志判断导弹是否需要切星，并判断当前星弹通信周期内是否可以切星并回复导弹。

13、其中，通信卫星在通信卫星下传切星许可信息时隙回复导弹，所述回复包括：是否允许切星，以及通信卫星和目的卫星的状态信息。

14、其中，所述步骤s4具体为：导弹的弹载数据链在目的卫星搜索导弹入网请求时隙向目的卫星发送入网请求信号，所述入网请求信号包括该导弹的位置以及入网请求，入网请求信号重复n次，n为覆盖目的卫星区域所需波束个数。

15、其中，相邻两次入网请求信号之间设置保护间隔，根据星弹传输延时设计保护间隔的长度。

16、其中，协同设计所述保护间隔、覆盖目的卫星区域所需波束个数以及目的卫星搜索导弹入网请求时隙。

17、其中，目的卫星判断出能够接收到导弹入网请求信号的能量最大的波束位置，将其作为发送入网请求信号的导弹所在波位。

18、其中，所述入网许可包括目的卫星为导弹分配的节点号、目的卫星当前的网络状态信息；导弹接收到入网许可后，不再与原通信卫星进行通信，按照目的卫星分配的节点号与目的卫星收发通信。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明通过设计星弹网络切换协议，优化自主切换星网策略，结合基于波位扫描的快速接入方法，在不中断业务的条件下实现原通信卫星退网并接入目的卫星网络，通过导弹自主判断切换网络时机，向原通信卫星提出切星申请，在获得许可后，扫描接入新网络；

21、简化了切换星网的流程，提升了网络切换效率，保障了星弹网络的稳定性及可靠性；

22、经过仿真以及实物验证，该方法可以在1s内实现星网的自主切换。

技术特征：

1.一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，导弹与星网绝对时间同步，导弹的弹载数据链根据绝对时间t和预存的星网内卫星轨道参数推算出星网内各个卫星在t时刻时的实时位置，当与目的卫星的距离小于与通信卫星的距离时，导弹判断需要切星，即由当前通信卫星切换至目的卫星。

3.如权利要求2所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，所述星弹通信周期包括目的卫星搜索导弹入网请求时隙、目的卫星下传入网许可信息时隙、星弹业务传输时隙、通信卫星下传切星许可信息时隙，以及空闲时隙。

4.如权利要求3所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，所述步骤s2进一步包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，通信卫星在通信卫星下传切星许可信息时隙回复导弹，所述回复包括：是否允许切星，以及通信卫星和目的卫星的状态信息。

6.如权利要求5所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，所述步骤s4具体为：导弹的弹载数据链在目的卫星搜索导弹入网请求时隙向目的卫星发送入网请求信号，所述入网请求信号包括该导弹的位置以及入网请求，入网请求信号重复n次，n为覆盖目的卫星区域所需波束个数。

7.如权利要求6所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，相邻两次入网请求信号之间设置保护间隔，根据星弹传输延时设计保护间隔的长度。

8.如权利要求7所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，协同设计所述保护间隔、覆盖目的卫星区域所需波束个数以及目的卫星搜索导弹入网请求时隙。

9.如权利要求8所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，目的卫星判断出能够接收到导弹入网请求信号的能量最大的波束位置，将其作为发送入网请求信号的导弹所在波位。

10.如权利要求9所述的一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，其特征在于，所述入网许可包括目的卫星为导弹分配的节点号、目的卫星当前的网络状态信息；导弹接收到入网许可后，不再与原通信卫星进行通信，按照目的卫星分配的节点号与目的卫星收发通信。

技术总结
本发明公开了一种应用于星弹数据链的双星自主无缝切换方法，包括以下步骤：S1、导弹根据与各个卫星的距离判断是否需要自主切星；S2、导弹向通信卫星发送切星请求，通信卫星向导弹下传切星许可；S3、导弹接收到通信卫星下传的切星许可，则进入切星状态；S4、进入切星状态的导弹在星弹通信周期内向目的卫星发送入网请求，目的卫星在其覆盖区域进行搜索，捕获并判断出导弹的位置信息；S5、目的卫星向导弹发送入网许可，导弹收到入网许可后完成切星，与目的卫星通信，从通信卫星退网；该方法简化了切换星网的流程，提升了网络切换效率，保障了星弹网络的稳定性及可靠性。

技术研发人员：谢先群,费聚锋,姜心怡,武霄泳,汪吕喜,范明慧,周瞳
受保护的技术使用者：上海无线电设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11