本發明屬于信息傳輸，具體涉及一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法。

背景技術：

1、低軌衛星具有體積小、發射成本低、技術更新快、可全球覆蓋等特性，能夠提高與地面終端直接通信的能力，在衛星通信網絡高速發展的時代，擁有廣闊的發展前景。

2、傳統的低軌衛星數據傳輸方式通常需要衛星在接收到數據后，通過星間鏈路進行數據的傳播，直至下發到目標用戶接收端，這種方式適用于對時效性要求較高，隱私性要求較低的數據。由于低軌衛星的高速運動和衛星網絡的復雜性，數據在傳輸過程中可能會經過多個中繼衛星，增加了數據泄露的風險，因而，對于時效性較低，而隱私性較高的數據不再適用。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法及裝置，以滿足提高數據傳輸隱私性的需求。

2、為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、根據第一方面，本發明提供一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，包括：當衛星網絡自動化管理系統接收到目標海域范圍內海上衛星中繼通信終端發送上行數據的信令時，分析信令確定信息的隱私性需求、時效性需求以及接收方信息；當隱私性需求和時效性需求滿足預設條件，則根據海上衛星中繼通信終端位置以及接收方信息確定目標低軌道衛星；目標低軌道衛星接收海上衛星中繼通信終端發送的上行數據，并對上行數據進行緩存；當目標低軌道衛星運行至涵蓋接收方的位置時，則發送下行數據至接收方。

4、可選地，根據海上衛星中繼通信終端位置以及接收方信息確定目標低軌道衛星，包括：根據所有低軌道衛星的信號覆蓋范圍以及海上衛星中繼通信終端位置確定第一低軌道衛星集合；判斷在第一低軌道衛星集合中是否存在信號覆蓋范圍涵蓋接收方的低軌道衛星，當存在，則將該低軌道衛星作為目標低軌道衛星；當不存在，則在第一低軌道衛星集合中選取信號覆蓋范圍與接收方位置之間的最小距離小于預設閾值的低軌道衛星，得到第二低軌道衛星集合；確定第二低軌道衛星集合里低軌道衛星運行過程中變軌至目標位置的最小變軌代價，其中，目標位置為信號覆蓋范圍涵蓋接收方的位置；根據第二低軌道衛星集合里低軌道衛星的最小變軌代價，確定目標低軌道衛星。

5、可選地，確定第二低軌道衛星集合里低軌道衛星運行過程中變軌至目標位置的最小變軌代價，包括：根據第二低軌道衛星集合中所有低軌道衛星的固定運行軌道以及目標位置，在能耗約束和時間約束下確定各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡；根據各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，確定各個低軌道衛星的碰撞概率，將碰撞概率低于預設概率的多個低軌道衛星作為第三低軌道衛星集合；根據第三低軌道衛星集合中各個低軌道衛星的最優軌跡，確定第三低軌道衛星集合中各個低軌道衛星的能耗與時間綜合代價。

6、可選地，根據第二低軌道衛星集合中所有低軌道衛星的固定運行軌道以及目標位置，在能耗約束和時間約束下確定各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，包括：獲取當前狀態參數；將當前狀態參數輸入至強化學習模型中的當前策略網絡，確定下一狀態參數集合，利用獎勵函數以及下一步狀態參數集合，確定多個下一狀態對應的獎勵，其中，獎勵函數依據能耗和時間代價綜合確定；將多個下一狀態對應的獎勵輸入至價值函數，得到多個價值，選取最高價值函數對應的下一狀態作為目標狀態；根據當前狀態和目標狀態，確定低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡。

7、可選地，獎勵函數為：

8、

9、其中，r(s,ac)表示獎勵函數，s表示當前狀態，ac表示在狀態下采取的行動，α、β、γ分別為權重系數，fth表示推力大小，vt表示從當前狀態到下一狀態的速度，s表示當前狀態到目標位置的直線距離，δs表示當前狀態到目標位置的直線距離與目標狀態到目標位置的直線距離差值。

10、可選地，根據第二低軌道衛星集合中所有低軌道衛星的固定運行軌道以及目標位置，在能耗約束和時間約束下確定各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，包括：根據低軌道衛星基于高斯攝動方程的軌道微分方程以及基于傅里葉級數擬合的持續變向推力方向角函數，建立基于能耗約束和時間約束的最優軌跡控制模型；根據粒子群優化算法求解最優軌跡控制模型的最優解，得到最優軌跡。

11、可選地，根據各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，確定各個低軌道衛星的碰撞概率，包括：獲取其他所有低軌道衛星的運行位置和運行速度；根據運行位置和運行速度，確定運行過程中多個目標時間點的空間位置，其中，目標時間點為低軌道衛星變軌至目標位置時間段中任意選取的時間點；將多個時間點的空間位置連線，得到多個低軌道衛星運行的粗略軌跡；判斷多個低軌道衛星運行的粗略軌跡與低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡是否存在交叉點，當存在，則標記碰撞概率為第一碰撞概率；當不存在，則標記碰撞概率為第二碰撞概率。

12、可選地，當隱私性需求和時效性需求不滿足預設條件，則根據海上衛星中繼通信終端位置，確定目標低軌道衛星；目標低軌道衛星接收海上衛星中繼通信終端發送的上行數據，并依據星間鏈路，將數據下發至接收方。

13、根據第二方面，本發明實施例提供一種電子設備，所述設備包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行上述第一方面或第一方面任一實施方式所述基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法的步驟。

14、根據第三方面，本發明實施例提供一種計算機存儲介質，其上存儲有計算機指令，該指令被處理器執行時實現第一方面或第一方面任一實施方式所述的基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法的步驟。

15、本發明實施例提供一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，通過確定信息的隱私性需求、時效性需求，對隱私性需求高，時效性需求低的數據通過低軌衛星進行延時發送，直至到達接收方位置，將數據傳輸至接收方，可以有效減少中間傳輸的頻次，降低數據泄露的風險。

16、本發明的其他優點、目標和特征將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上對本領域技術人員而言是顯而易見的，或者本領域技術人員可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

技術特征：

1.一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，根據海上衛星中繼通信終端位置以及接收方信息確定目標低軌道衛星，包括：

3.根據權利要求2所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，確定第二低軌道衛星集合里低軌道衛星運行過程中變軌至目標位置的最小變軌代價，包括：

4.根據權利要求3所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，根據第二低軌道衛星集合中所有低軌道衛星的固定運行軌道以及目標位置，在能耗約束和時間約束下確定各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，包括：

5.根據權利要求4所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，獎勵函數為：

6.根據權利要求3所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，根據第二低軌道衛星集合中所有低軌道衛星的固定運行軌道以及目標位置，在能耗約束和時間約束下確定各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，包括：

7.根據權利要求3所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，根據各個低軌道衛星變軌至目標位置時的最優軌跡，確定各個低軌道衛星的碰撞概率，包括：

8.根據權利要求1所述的一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，其特征在于，當隱私性需求和時效性需求不滿足預設條件，則根據海上衛星中繼通信終端位置，確定目標低軌道衛星；

9.一種電子設備，所述設備包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行上述權利要求1-8任一所述基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法的步驟。

10.一種計算機存儲介質，其上存儲有計算機指令，其特征在于，該指令被處理器執行時實現權利要求1-8任一所述的基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法的步驟。

技術總結
本發明提供一種基于非靜止軌道低軌小衛星的遠海數據通信方法，包括：當衛星網絡自動化管理系統接收到目標海域范圍內海上衛星中繼通信終端發送上行數據的信令時，分析信令確定信息的隱私性需求、時效性需求以及接收方信息；當隱私性需求和時效性需求滿足預設條件，則根據海上衛星中繼通信終端位置以及接收方信息確定目標低軌道衛星；目標低軌道衛星接收海上衛星中繼通信終端發送的上行數據，并緩存；當目標低軌道衛星運行至涵蓋接收方的位置時，則發送下行數據至接收方。通過實施本發明，對隱私性需求高，時效性需求低的數據通過低軌衛星進行延時發送，直至接收方位置，將數據傳輸至接收方，可以減少中間傳輸的頻次，降低數據泄露風險。

技術研發人員：肖龍忠,張松,鄒雨澤,匡文娟,夏一衡,毛鈺,張知微,唐楷,張書旸,江雪云,劉俊卿,楊坤,陳鵬,胡文韜,劉佳,葉發新,李媛,劉磊
受保護的技術使用者：武漢船舶通信研究所（中國船舶集團有限公司第七二二研究所）
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28