基于数据映射和B/S架构的可视化卫星轨位管理方法与流程

本发明属于宇宙航行的飞行器控制技术领域，特别是一种基于数据映射和B/S架构的可视化卫星轨位管理方法。

背景技术：
卫星轨位干扰协调工作是一项长期、连续、重要的工作。国际电联的《无线电规则》和相关建议书明确了卫星网络之间协调原则和开展程序，给出了2个卫星网络触发协调门限建议，并提供了干扰计算的方法，提供了MS-Access格式的空间无线电通信台站（SpaceRadioStation,SRS）数据库，但没有具体方式可直接使用进行干扰协调计算，这给卫星轨位干扰协调工作造成了不便。通常各卫星操作者根据国际电联的相关建议书按各自的理解进行，在双边协调时一般使用MS-Excel软件编制的计算表来进行干扰计算，这种方式无法提供高效的搜索功能、无法实现图形化显示、缺乏准确性验证，给卫星操作者的工作造成了不便，并埋下了手工计算带来的错误隐患。目前有两种可视化卫星轨位协调技术可以完成对卫星网络的干扰计算，并提供与国际电联公布的SRS数据库的直接接口。其一是VisualyseWorld，它实际上是一个综合性仿真建模工具，可以完成无线电通信系统仿真以及干扰分析，其中的GSO（GeostationaryEarthOrbit，对地球静止轨道）模块可以完成对国际电联公布的SRS数据库进行频率重叠情况查询、协调启动门限计算和载干比的干扰计算等功能。该技术存在的问题是不能实现对单个卫星网络详细参数的查询，不能实现对单个卫星网络频率的分析，只支持定义好的最差情况下干扰网络和被干扰网络间的干扰分析计算，不方便卫星操作者使用。另一个是Sat-Coord，该技术能够完成对SRS数据库的信息查询、频率重叠情况分析、卫星网络间的干扰协调分析。该技术具有较强的针对性，只适合对具体算法充分理解的操作者使用。上述两种方法都是基于C/S（Client/Server）模式，部署和使用不够灵活，卫星操作者需要安装相应的终端，数据库系统仍然使用MS-Access格式的SRS数据库，不利于移植和集成。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于数据映射和B/S架构的可视化卫星轨们管理方法，便于安装和使用、易于移植和集成，有效提高轨位干扰协调工作的科学性、有效性和实用性。实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于数据映射和B/S架构的可视化卫星轨位管理方法，包括如下步骤：构造数据映射层；基于数据映射层与B/S架构，结合富客户端技术，对SRS数据库智能化查询和图形化显示。构造数据映射层步骤具体为：为SRS数据库中每一个英文简写名称设置一个中文名称，并将中英文的对应关系存入数据库中，将SRS数据库中表之间的关联关系存入数据库中；使用中文表名和字段名编写数据库操作语句，由数据映射层翻译为对SRS原始数据库的实际操作语句；提供字段名称，数据映射层根据表之间的关联关系自动构造数据库查询语句。基于数据映射层与B/S架构，结合富客户端技术，对SRS数据库智能化查询和图形化显示步骤具体包括：卫星网络频率分析及可视化显示；卫星网络载波业务查询；T／T干扰计算；载干比C/I计算。本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明的数据映射层有效屏蔽了SRS数据库的复杂性，为开发降低了难度；基于B/S的系统架构具有分布性强、客户机零安装、用户操作简便、系统升级与维护方便等优点，与同类卫星轨位干扰协调技术相比具有先进性。本发明更具有通用性，可以实现基于用户需求定制的干扰计算分析，同时还可以实现对卫星网络载波业务的查询和输出，基于B/S架构具有零安装、低成本、易维护的优点，兼容性更好。下面结合附图对本发明作进一步详细描述。附图说明图1基于B/S的三层体系结构示意图。图2是基于数据映射层访问SRS数据库的过程图。图3是国际电联SRS数据库6.0版数据关系图。图4我方卫星与干扰卫星的上行干扰示意图。图5我方卫星与干扰卫星的下行干扰示意图。图6我方卫星与干扰卫星的上下行C/I干扰计算示意图。图7基于Web的可视化卫星网络频率干扰图。具体实施方式B/S模式（Brower/Server，浏览器/服务器）是一种特殊形式的C/S结构，客户机是基于标准超文本传输协议（HTTP）的浏览器，主要的事务逻辑都在服务器端实现，浏览器端的事务逻辑较少。浏览器接收用户的服务请求，并通过HTTP协议提交给Web服务器，Web服务器与应用服务器交互，并把结果返回给浏览器。本发明的技术解决方案包括两个方面：1.构造数据映射层，降低分析SRS数据库的难度，提高基于SRS数据库进行开发的效率，步骤如下：(1)为SRS数据库中每一个英文简写名称设置一个中文名称，并将中英文的对应关系存入数据库中；深入挖掘SRS数据库中表之间的关联关系，将所有关联信息存入数据库中，实现数据映射层。(2)使用中文表名和字段名编写数据库操作语句，之后由数据映射层翻译为对SRS原始数据库的实际操作语句。(3)提供字段名称，数据映射层能够根据表之间的关联关系自动构造数据库查询语句，屏蔽底层SRS数据库的复杂性。2.基于数据映射层与B/S架构，结合富客户端技术，对SRS数据库智能化查询和图形化显示，其步骤如下：（201）卫星网络频率分析及可视化显示：在Web页面上，以图形化方式分析单个卫星网络频率配置情况，或者多个卫星网络频率重叠情况，绘制卫星网络转发器的频率重叠图，并标示出频率重叠区域；（202）卫星网络载波业务查询：查询卫星网络信息、波束列表、波束下各类地球站的载波业务特性表和频率配置，查询结果以页面浏览方式显示，或者以Excel表形式输出；（203）T／T干扰计算：基于卫星网络载波业务查询的基础上，进行2个卫星网络的基于组层面的T/T干扰计算，包括干扰网络组的每个业务对我方网络组业务的干扰计算和干扰网络组中所有业务对我方网络组中所有业务的干扰计算，计算结果以页面浏览方式显示，或者以Excel表形式输出；（204）载干比C/I计算：进行2个卫星网络的基于组层面的C/I干扰计算，包括干扰网络组的每个业务对我方网络组的业务的干扰计算和干扰网络组中的所有业务对我方网络组中所有业务的干扰计算，计算结果以页面浏览方式显示，或者以Excel表形成输出。采用基于B/S架构，结合富客户端技术实现对国际电联公布的SRS数据库的开发和应用，其优点在于：(1)该技术无须为不同级别的用户设计独立的客户端程序，系统的部署、更新和维护只需在服务器端进行，用户通过浏览器就能访问系统功能，实现了客户机零安装。(2)浏览器几乎成为操作系统的一部分，卫星操作者可以随时随地进行业务处理，用户无需培训，无论是管理员还是普通用户都可直接使用。(3)采用富客户端技术，即用户端也有强大计算功能，减轻服务器的压力。(4)为用户提供图形与文本相结合的计算结果。具体实施方式步骤如下：第一步：结合图1，在主机中安装Web服务器软件，如MS-IIS、Apache等，创建Web站点并运行，将该该主机的100/1000Mb/s以太网卡连接到接入网络主干的局域网交换机上，使之能够被网络上其他设备访问。第二步：结合图3，为了对SRS数据库进行开发，需要掌握SRS数据库中所有的表信息与表之间的关联关系。但SRS数据库中的表名称和字段名称均采用简写方式，且数据类别和形式多样，表之间的关联关系非常复杂，如图3所示，国际电联并没有提供表之间的关系说明，这给设计可视化卫星轨位干扰协调技术带来了很大困难。为解决此问题，在SRS数据库之上增加一个数据映射层，将SRS数据库中原始的表名和字段名称使用中文表示，并与之建立映射关系；此外，将图1中显示的数据表关联关系存入关系型数据库中，并能根据需要，自动生成对SRS数据库的查询语句，为开发提供了便利。由于SRS数据库每年更新两次，且计算模型也会随着技术的发展有所改进，这给系统的升级和维护带来了不便。第三步：结合图2，根据SRS数据库结构，在数据映射层中创建虚拟表和表关系，它们与实际数据库中的表和表关系一一对应。当用户访问SRS数据库时，首先根据虚拟的表和表关系，编写虚拟SQL语句，并发送给数据映射层；然后转换器将虚拟SQL语句变换为操作SRS数据库的真实SQL语句，并发送给SRS数据库执行；最后SRS数据库直接将执行结果返回给用户。这样就屏蔽了底层SRS数据库的复杂性，降低了对SRS数据库的开发难度。使用中文名称编写对SRS数据库的访问语句，由数据映射层翻译为实际的数据库查询语句；提供字段名称，数据映射层能根据表之间的关联关系自动构造数据库查询语句。第四步：设计我方卫星S和干扰卫星S′，分上行和下行两种情况分析干扰情况。上行干扰的T/T干扰计算，即为我方卫星受到干扰卫星地球站上行引起的我方卫星噪声温度的增加与我方卫星上行等效噪声温度的比值Ts/Ts。干扰示意如图4所示。干扰计算选取干扰卫星上行最大功率谱密度P′e引起我方卫星额外的噪声温度的增加Ts。T/T=Ts/Ts=10log(P′e)+G′1(i)Lu+G2KTs(dB)其中G′1(i)根据上行地球站申报的天线类型计算离轴增益。下行干扰的T/T干扰计算，即为我方地球站受到干扰卫星下行引起的我方地球站噪声温度的增加Te与下行我地球站等效噪声温度Te的比值Te/Te。干扰示意如图5所示。干扰计算选取干扰卫星S′下行最大功率谱密度P′s引起我方卫星地球站接收噪声温度的增加Te。T/T=Te/Te=10log(P′s)+G′sLd+G4(w)KTe(dB)其中G4(w)根据我方下行地球站申报的天线类型计算离轴增益。计算离轴增益的算法模型同上行情况相同。第五步：设计我方卫星S和干扰卫星S′，分上行和下行两种情况分析干扰情况。我方卫星网络和干扰卫星网络之间的载干比C/I计算，使用国际电联的建议S.741-2。其中轨位间隔为两个卫星网络之间在考虑占位保持精度后最差情况下的轨位间隔g，计算顶心角w和I。算法如下：Geocentricangle(θg)＝{(66-0.1)-(64.5+0.1)}＝1.3°d＝42644(1-0.2954Cosψ)1”；Cosψ＝Cos(latitudeofEarthStation).Cos(diff.lnlong.betweenE/S&Satellite)L＝20{log10freq.+log10d}+32.45(dB)Topocentricangularseperationθ■＝cos-1[{d22+d12-(84332sin(θg／2))2}/2d2dl]Topocentricangularseperationθl＝cos-1[{d32+d52-(84332sin(θg/2))2}/2d3d5]顶心角w和I通常经验值为g1.1度。C/I计算分上行和下行计算，计算(C/I)up和(C/I)down。算法如下：Cuplink＝Pe+G1m-L1+G2mIuplink＝Pe＇+G＇1(θl)-L3+G2Cdownlink＝Ps+G3-L2+G4mIdownlink＝Ps＇+G3＇-L4+G4(θw)以上算法将我方卫星的干扰卫星的Pe和P′e归一化到功率谱上，干扰如图6所示。本发明在基于卫星网络载波业务查询的基础上，实现对2个卫星网络之间实现基于组层面的C/I干扰计算。按照ITU-741-2建议，当C/I干扰计算结果与（我方载波业务的载噪比C/N值+12.2）值进行比较，如果结果为正，则表示没有干扰，如果干扰为负值，则表示存在干扰。在进行2个卫星网络干扰计算时，以图示的方式显示两个组之间是否存在频率重叠，如果频率不重叠，则输出没有干扰区域的结果，不进行C/I干扰计算，同时提供对每个网络的载波业务查询功能。终端用户在浏览器中根据需求查询结果如图7所示，图中显示了两个卫星网络转发器的频率重叠干扰图，红色线框标示出了频率重叠区域。