一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法
【专利摘要】一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，采用载波监测方法实时观测干扰数据，为卫星资源的分配提供专家决策依据，尽量避开某时某刻的瞬时干扰。该方法实现了卫星信道干扰数据的接收、计算、分析、显示、存储，并且辅助决策系统与卫星资源管理中心建立协议通信，获取卫星资源使用信息，发送卫星资源可用决策结果。辅助决策系统通过形象化得柱状图、饼状图、曲线图来提供给用户卫星资源可用情况，具有直观清晰明了的优点。
【专利说明】一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种卫星信道资源管理领域，采用载波监测方法实时观测干扰数据，为卫星信道资源的分配提供专家决策依据，尽量避开某时某刻的瞬时干扰。具体是一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法。
【背景技术】
[0002]人造卫星亦可称为卫星，是由人类建造，以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中，像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。
[0003]卫星网络顾名思义，是由不同轨道上的多种类型的卫星系统，通过采用分布式与集中式相结合的方式，利用信息交换和互联互通技术，在获取空天信息的基础上，融合海、陆、空等多种途径的信息网络，目的是实现不间断、安全可靠、实时取得、加工、提升、传送、分发多源信息，而且需要具有一定的网络自建重构能力和自主运行优化管理的智能化的综合管理信息网络。
[0004]一般来说，一个通信卫星系统主要由天线系统、通信系统(转发器)、遥测指令系统、控制系统和电源系统五大部分组成。
[0005]卫星通信相比地面蜂窝网络通信，有以下特点: [0006]1、通信距离远，卫星到地面终端的空间通信线路不需要投资，因此通信的距离与费用没有关系，在同一个卫星覆盖下的地面终端，只需要通过卫星经过一次转发即可通?目;
[0007]2、卫星高度高，覆盖面积大，由于卫星不受地理环境的影响，地面站基本上不受环境和通信对象的影响，因此，在通信不发达和人口稀少的地区，可以替代地面通信，也是保持通信的唯一途径；
[0008]3、组网灵活，卫星通信可以实现全球漫游，覆盖地区不受地貌的影响，使通信达到全球化和个人化；
[0009]4、具有多址连接能力，地面微波中继的通信区域基本上是一条线路，而卫星通信可在通信卫星所覆盖的区域内，所有四面八方的地面站都能利用这一卫星进行相互间的通?目;
[0010]5、卫星服务范围广，即可为固定的地面站，也可以为航海的船只、空中飞机等移动终端提供服务。
[0011]6、通信质量好、可靠性高，卫星通信的电波主要在自由(宇宙)空间传播，传输电波十分稳定，而且通常只经过卫星一次转接，其噪声影响较小，通信质量好。
[0012]在卫星通信网络中，信道资源即带宽资源是十分珍贵的资源。卫星系统中的带宽是指卫星每秒钟所能传输的最大数据量。随着卫星网络重要性的不断提高，卫星终端(包括移动电话、移动PC、车载终端、舰载终端、空中机载终端及地面固定终端)的不断增多，需要传输的业务量越来越大，业务种类也越来越多。卫星资源的分配方式采用按需分配的原则，同时对资源的使用量进行细化管理，根据各种策略资源使用进行限制。在日常使用中，通过卫星资源的集中控制管理，可以使有限的资源在严格的管控措施下，对资源进行最大最有效的使用；同时也可以根据特殊需要对卫星资源进行专项独占的通信保障。这两点是卫星资源集中管理的最终目的。如何对有限资源进行合理地管理日益得到学者们的关注。
【发明内容】
[0013]本发明针对现有技术缺陷，提供一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，具体技术方案如下:
[0014]一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于它基于一个数据采集卡和一个辅助决策主机，具体步骤包括:
[0015]数据采集步骤:通过数据采集卡对星上转发器进行干扰数据的原始采集，并通过下式计算每一路信道的信噪比:
[0016]S/N=bQ2-Q+a
[0017]其中Q为信号,2质量等级，a为常数，b为常系数；
[0018]原始数据转发步骤:数据采集卡将信噪比数据转发给辅助决策主机；卫星资源管理中心将信道使用情况反馈给辅助决策主机；辅助决策主机将获得的信噪比数据和信道使用情况进行后台数据库存储；
[0019]数据分析步骤:辅助决策主机进行干扰数据的计算分析；
[0020]数据显示步骤:辅助决策主机将数据分析结果在显示屏上显示；
[0021]处理数据转发步骤:辅助决策主机将数据分析结果转发给卫星资源管理中心；
[0022]卫星信道资源管理步骤:卫星资源管理中心基于数据分析结果制定决策规则。
[0023]更优的，该方法的通信方式采用UDP通信和TCP通信相结合的通信方式，在辅助决策主机注册、认证过程采用UDP协议；数据传输过程使用TCP/协议。
[0024]更优的，所述数据采集步骤中，a=23, b=l.1。
[0025]更具体的，所述数据转发步骤中，卫星资源管理中心主动将信道使用情况下发给辅助决策主机或辅助决策主机通过查询方式获取信道使用情况。
[0026]更具体的，所述数据分析步骤包括对信道占用情况的分析:
[0027](I)根据每一路信道的当前使用情况，对资源进行已经使用和未使用的分类；
[0028](2)对未使用的信道资源进行信噪比质量由大到小的排列；
[0029](3)将未使用信道的资源信息根据业务类型需要支持的质量等级分为多个类别；
[0030](4)在满足类别内需求的情况下，信道资源的分配按照从优到劣的原则进行分配；
[0031](5)在类别内不能满足需求的情况下，信道资源的分配使用跨类别从优到劣的原则进行分配；
[0032](6)信道资源使用以后，将该类资源划分为已经使用，进行重新计算统计；
[0033](7)信道资源回收以后，将该类资源划分为未使用，进行重新计算统计。
[0034]更优的，所述数据分析步骤中，辅助决策主机基于信噪比数据和信道使用情况来进行单信道使用情况、星上转发器使用情况、某时间段信道干扰及使用情况的分析和数据重演。
[0035]更具体的，所述数据显示步骤中，包括:[0036]I)资源显示:以柱状图的形式显示所有信道的干扰数据和信道使用情况；
[0037]2)星上转发器资源显示:以星上转发器为单位显示某一个卫星信道的信道号和对应的干扰值；
[0038]3)质量曲线图:提供对某一个信道按存储个数、按时间段进行信道质量的分析曲线图；
[0039]4)排序显示:以列表的方式对整个卫星系统的信道质量进行从优到差的顺序排列(信道质量评价标准为信噪比计算的值，对于未使用的信道资源按照信噪比的高低进行资源优劣的判别)；
[0040]5)信道使用显示:对已经存储的某个信道、某个星上转发器所有信道的使用情况进行查询，通过饼状图进行显示，对比查询时间段和查询段内使用时间，画出百分比显示，并可对查询结果进行选择性的入库操作，节约查询时间；
[0041 ] 6 )数据库操作:完成对获取数据的存储、显示、清空操作，前述数据包括干扰数据、信道使用情况；完成对数据分析结果进行存储、显示、清空操作，前述数据包括星上转发器使用情况、信道使用时间饼图；
[0042]7)数据重演:对数据库中存储的信道质量数据、信道使用数据，按照数据入库时间，进行可控间隔的重新进行柱状图显示、信道质量全局排序显示、信道按照星上转发器质量排序显示。
[0043]更优的，所述资源显示中，柱状图中以红柱表示某个信道的当前干扰值、黄柱表示某个信道的当前正在使用，蓝柱表示星上转发器之间的隔离。
[0044]有益效果:
[0045]本发明通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理，该方法实现了卫星信道干扰数据的接收、计算、分析、显示、存储，并且辅助决策系统与卫星资源管理中心建立协议通信，获取卫星资源使用信息，发送卫星资源可用决策结果。
[0046]系统采用TCP/IP协议的UDP通信和TCP通信相结合的通信方式，保障了网络数据的可靠性。
[0047]系统针对不同情况采用不同的排序、显示方式，通过形象化得柱状图、饼状图、曲线图来提供给用户卫星资源可用情况，具有直观清晰明了的优点。
[0048]在未采用该辅助决策系统之前，卫星资源的分配具有随机性。根据资源分配的固定公式算法，不能排除空间干扰的随机性和人为干扰的突发性，使卫星资源在宽带业务上面临很大的局限性，导致卫星通信呼通率差，通信质量变化差等问题。通过辅助决策系统的管理方法使用，经过试验数据统计，呼通率提供了 60%左右，重点保障的通信质量达到95%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]图1是辅助决策系统结构示意图。
[0050]图2是本发明方法的流程图。
[0051]图3是本发明数据分析步骤中对信道占用情况的分析流程图。
[0052]图4是辅助决策系统主界面。
[0053]图5是根据站型定制的信道决策数据。[0054]图6是转发器使用时间统计图。
[0055]图7是信道质量曲线图。
【具体实施方式】
[0056]下面结合说明书附图及具体实施例对本发明进行进一步说明，所描述实施例不应视为对本发明的限制。
[0057]结合图1，由数据采集卡完成干扰数据的原始采集；由辅助决策系统完成干扰数据的计算分析、完成信道使用情况的获取、完成辅助决策数据的形成和上报卫星资源管理中心；由卫星资源管理中心完成信道使用情况的下发、完成辅助决策数据的接收并以此指导该阶段的卫星资源分配。
[0058]结合图2:
[0059]在数据采集步骤中，辅助决策系统首先通过天伺设备接收卫星无线信道上的信号，经中频解调和信号电平转换，数据采集卡通过公式S/N=l.lQ2-Q+23计算得到每一路信道的信噪比。
[0060]在原始数据转发步骤中，数据采集卡的高运算能力和高速采样可以保证信道信噪比的实时性指标，并通过网络接口将信噪比数据转发到辅助决策设备上。
[0061]在数据分析步骤中，辅助决策设备将信噪比数据、信道占用状况等信息进行分析。
[0062]在数据显示步骤中，将数据分析的结果在辅助决策设备的显示界面上进行显示，通过形象化得柱状图、饼状图、曲线图，提供给用户直观的卫星资源可用情况，并将获取的信噪比数据、信道占用状况等信息进行后台数据库存储。
[0063]在处理数据转发步骤中，辅助决策设备将信噪比数据、信道占用情况的实时信息和按实际间隔计算出的平均值主动上报给卫星资源管理中心，更新卫星资源管理中心需要的资源分配参考数据。
[0064]在卫星信道资源管理步骤中，卫星资源管理中心结合收到的转发数据进行优化决策。
[0065]存储于数据库中的信噪比数据和信道占用状况等信息，可以用于按秒、分钟、小时等时间粒度进行信号接收重演分析，或者单信道平均信噪比分析，或者转发器平均信噪比分析，或者信道使用情况分析，或者信道占用情况信噪比分析，或者信道空闲情况信噪比分析。
[0066]结合图3，辅助决策主机在数据分析步骤中，对信道占用情况进行如下分析:
[0067](I)根据每一路信道的当前使用情况，对资源进行已经使用和未使用的分类。
[0068](2)对未使用的信道资源进行信噪比质量由大到小的排列。
[0069](3)将未使用信道的资源信息根据业务类型需要支持的质量等级分为多个类别。
[0070](4)在满足类别内需求的情况下，信道资源的分配按照从优到劣的原则进行分配。
[0071](5)在类别内不能满足需求的情况下，信道资源的分配使用跨类别从优到劣的原则进行分配。
[0072](6)信道资源使用以后，将该类资源划分为已经使用，进行重新计算统计。
[0073](7)信道资源回收以后，将该类资源划分为未使用，进行重新计算统计。
[0074]通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的完整步骤是:[0075](I)采用载波监测的方法，根据与卫星资源管理中心的网络数据交互，实时的交互其对信道资源的管理信息。
[0076](2)根据对卫星各个信道的下行信道的突发信号的接收、解调，进行信噪比分析计算，并根据计算机语言化的公式自动计算得出结果。
[0077](3)对遍历各个信道资源的信噪比计算结果，根据预先参数规定好的规则，进行重新排列。
[0078](4)全数据的重新排列，就是单信道使用情况；多转发器分类别重新排列，并统一呈现就是转发器使用情况。
[0079](5)重现的方式通过计算机开发插件的网状图进行画点、画柱状图的形式，进行形象化的呈现。
[0080](6)在数据实时呈现的同时，通过数据库的存储功能，进行自动存储，存储信息包括时间、信噪比、信道使用情况等。
[0081](7)通过数据库数据的读取功能，进行按时间元素对信噪比和使用情况等参数进行图形化的重新演示，供人为参与或者情景自动模拟进行状态质量分析。
[0082]结合图4，在辅助决策主机主界面上显示卫星资源的干扰情况和使用情况。其中界面中的黄柱在图4中以斜条纹柱展示，来表示某个信道当前正在使用；界面中的红柱在图4中以白色柱展示，来表示某个信道当前干扰值；界面中的蓝柱在图4中以横条纹柱展示，来表示星上转发器之间的隔离。
[0083]根据卫星资源管理中心的需要辅助决策的可用信道列表，完成定制信道的计算、分析，并形成决策报告上报卫星资源管理中心。定制工作由卫星资源管理中心主动下发或者由辅助决策系统查询获取，这两种形式都通过网络接口与协议实现。如图5，是根据站型定制的、可动态更新的、需要辅助决策的信道数据，通过网络接口上报给卫星资源管理中心。
[0084]通过对存储的干扰数据和信道使用情况的获取，可以进行单信道使用情况、转发器使用情况、某时间段信道干扰和使用情况等进行分析和重演。如图6为转发器使用时间统计图。如图7为信道质量曲线图。
[0085]系统涉及的关键算法包括:
[0086]I)数据库使用Access数据库。由于该系统设计时有轻量化要求、所依赖的操作系统环境和运行条件也不能有特殊需求，所以没有采用oracle、sqlserver等网络数据库和mysql等客户端的本地数据库。
[0087]2)配置文件使用*ini文件系统。为了满足保存不依赖于数据库的控制参数的要求，采用了配置文件的方式。
[0088]3)通信方式采用TCP/IP协议的UDP通信和TCP通信。该系统需要从数据采集卡获取原始数据，也需要从卫星资源管理中心获取信道资源使用情况，综合分析以后，把辅助决策结果发送给卫星资源管理中心。为保障通信的可靠性和距离要求采用网络通信，为保障网络数据的可靠型，采用UDP通信和TCP通信相结合的通信方式。即注册、认证等使用UDP协议，数据传输使用TCP协议。
[0089]4)开发平台使用Borland公司的Delphi7.0工具。
[0090]说明书未涉及内容均可通过现有技术实现。
【权利要求】
1.一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于它基于一个数据采集卡和一个辅助决策主机，具体步骤包括: 数据采集步骤:通过数据采集卡对星上转发器进行干扰数据的原始采集，并通过下式计算每一路信道的信噪比:
S/N=bQ2-Q+a 式中，Q为信号，2质量等级，a为常数，b为常系数； 原始数据转发步骤:数据采集卡将信噪比数据转发给辅助决策主机；卫星资源管理中心将信道使用情况反馈给辅助决策主机；辅助决策主机将获得的信噪比数据和信道使用情况进行后台数据库存储； 数据分析步骤:辅助决策主机进行干扰数据的计算分析； 数据显示步骤:辅助决策主机将数据分析结果在显示屏上显示； 处理数据转发 步骤:辅助决策主机将数据分析结果转发给卫星资源管理中心； 卫星信道资源管理步骤:卫星资源管理中心基于数据分析结果制定决策规则。
2.根据权利要求1所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于该方法的通信方式采用UDP通信和TCP通信相结合的通信方式，在辅助决策主机注册、认证过程采用UDP协议；数据传输过程使用TCP/协议。
3.根据权利要求1所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于所述数据采集步骤中，a=23, b=l.1。
4.根据权利要求1所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于所述原始数据转发步骤中，卫星资源管理中心主动将信道使用情况下发给辅助决策主机或辅助决策主机通过查询方式获取信道使用情况。
5.根据权利要求1所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于所述数据分析步骤，包括对信道占用情况的分析: (1)根据每一路信道的当前使用情况，对资源进行已经使用和未使用的分类； (2)对未使用的信道资源进行信噪比质量由大到小的排列； (3)将未使用信道的资源信息根据业务类型需要支持的质量等级分为多个类别； (4)在满足类别内需求的情况下，信道资源的分配按照从优到劣的原则进行分配； (5)在类别内不能满足需求的情况下，信道资源的分配使用跨类别从优到劣的原则进行分配； (6)信道资源使用以后，将该类资源划分为已经使用，进行重新计算统计； (7)信道资源回收以后，将该类资源划分为未使用，进行重新计算统计。
6.根据权利要求5所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于所述数据分析步骤中，辅助决策主机基于信噪比数据和信道使用情况来进行单信道使用情况、星上转发器使用情况、某时间段信道干扰及使用情况的分析和数据重演。
7.根据权利要求6所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于所述数据显示步骤中，包括: O资源显示:以柱状图的形式显示所有信道的干扰数据和信道使用情况； 2)星上转发器资源显示:以星上转发器为单位显示某一个卫星信道的信道号和对应的干扰值；3)质量曲线图:提供对某一个信道按存储个数、按时间段进行信道质量的分析曲线图； 4)排序显示:以列表的方式对整个卫星系统的信道质量进行从优到差的顺序排列； 5)信道使用显示:对已经存储的某个信道、某个星上转发器所有信道的使用情况进行查询，通过饼状图进行显示，对比查询时间段和查询段内使用时间，画出百分比显示，并可对查询结果进行选择性的入库操作，节约查询时间； 6)数据库操作:完成对获取数据的存储、显示、清空操作，前述数据包括干扰数据、信道使用情况；完成对数据分析结果进行存储、显示、清空操作，前述数据包括星上转发器使用情况、信道使用时间饼图； 7)数据重演:对数据库中存储的信道质量数据、信道使用数据，按照数据入库时间，进行可控间隔的重新进行柱状图显示、信道质量全局排序显示、信道按照星上转发器质量排序显示。
8.根据权利要求7所述的一种通过辅助决策系统进行卫星信道资源管理的方法，其特征在于所述资源显示中，柱状图中以红柱表示某个信道的当前干扰值、黄柱表示某个信道的当前正在使用，蓝柱表示 星上转发器之间的隔离。
【文档编号】H04B7/185GK103957598SQ201410151444
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】李晴飞, 韩福春, 刘剑锋, 程伟, 江亮亮 申请人:熊猫电子集团有限公司, 南京熊猫汉达科技有限公司