一种卫星通信系统及方法与流程

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种卫星通信系统及方法。

背景技术：

随着空间信息网络的快速发展，卫星通信系统因具有覆盖面积大、传输速度快、可移动性强等优点，已经成为了信息基础设施不可或缺的重要部分。

目前，现有的卫星通信系统多为同一轨道高度的多颗卫星组成的单层卫星通信系统。例如，单层卫星通信系统中包括：高轨单层卫星通信系统、中轨单层卫星通信系统和低轨单层卫星通信系统，其中，高轨单层卫星通信系统有viasat1(宽带卫星通信系统)、ses12(混合通信卫星系统)，中轨单层卫星通信系统有odyssey(中轨道卫星移动通信系统)、o3b(中轨道卫星移动通信系统)，低轨单层卫星通信系统有iridium(铱星系统)、oneweb(一网卫星系统)。

然而，随着通信需求的增长，现有的单层卫星通信系统的不足日益凸显。第一点，现有的单层卫星通信系统存在通信时延高的问题。对于高轨单层卫星通信系统和中轨单层卫星通信系统，由于卫星运行轨道高，使得通信信号在传输时传输路径过长，进而导致通信时延较大；对于低轨单层卫星通信系统，由于卫星网络节点数量较多以及路由切换频繁，而导致通信时延过高。第二点，现有的单层卫星通信系统存在通信覆盖范围有限的问题。对于高轨单层卫星通信系统，由于卫星轨道为地球同步卫星轨道，轨道位置固定，覆盖范围限制在中低纬度地区，无法覆盖高纬度以及两极地区；对于中轨单层卫星通信系统和低轨单层卫星通信系统，单颗卫星的覆盖范围有限。

因此，现有的单层卫星通信系统存在的上述问题导致难以满足用户日益增加的应用需求。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种卫星通信系统及方法，用以解决卫星通信存在的通信时延高及通信覆盖范围有限的问题。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种卫星通信系统，包括：低轨道卫星leo网络、中轨道卫星meo网络和高轨道卫星geo网络，其中：

所述geo网络，用于与所述meo网络之间进行数据传输；

所述meo网络，用于分别与所述geo网络和所述leo网络之间进行数据传输；

所述leo网络，用于分别与所述meo网络和地面通信通络之间进行数据传输。

进一步的，所述leo网络包括多个leo，所述meo网络包括至少一个meo，所述geo网络包括至少一个geo；

所述leo，用于向所述meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

所述meo，用于接收所述第一链路状态信息，并向所述geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

所述geo，用于在接收到所述第一链路状态信息和所述第二链路状态信息后，针对所述meo计算路由表，得到第一路由表，并向所述meo发送所述第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息；

所述meo，还用于在接收到所述第一路由表及所述全网链路状态信息后，基于所述全网链路状态信息，针对所述leo计算路由表，得到第二路由表，并向所述leo发送所述第二路由表；以及具体用于基于所述第一路由表向所述leo网络发送数据；

所述leo，还用于接收所述第二路由表；并基于所述第二路由表向其他所述leo发送数据。

进一步的，所述多个leo被预先划分为多个卫星组，每个所述卫星组包括一个分组头卫星，每个所述分组头卫星对应有一个所述meo，作为该分组头卫星的管理meo；

所述分组头卫星，用于获取该分组头卫星所在的卫星组内各个所述leo的链路状态信息，作为第一链路状态信息，并向该分组头卫星的所述管理meo发送所述第一链路状态信息；

所述管理meo，具体用于接收所述分组头卫星发送的所述第一链路状态信息，并向所述geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息；

所述geo，用于在接收到所述第一链路状态信息和所述第二链路状态信息后，针对所述meo计算路由表，得到第一路由表，并向所述管理meo发送所述第一路由表和全网链路状态信息；

所述管理meo，还用于在接收到所述第一路由表及所述全网链路状态信息后，基于所述全网链路状态信息，针对所述leo计算路由表，得到第二路由表，并向所述分组头卫星发送所述第二路由表，以及具体用于基于所述第一路由表向所述分组头卫星发送数据；

所述分组头卫星，还用于接收所述管理meo发送的所述第二路由表，并向该分组头卫星所在的卫星组内的各个所述leo发送所述第二路由表。

进一步的，所述meo网络包括多个meo，每个所述meo对应有一个所述geo，作为该meo的管理geo；

所述meo，具体用于在接收到所述第一链路状态信息后，向该meo的所述管理geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息；

所述管理geo，用于在接收到所述第一链路状态信息和所述第二链路状态信息后，针对所述管理geo对应的所述meo计算路由表，得到第一路由表，并向所述meo发送所述第一路由表和全网链路状态信息；

所述meo，具体还用于接收该meo的所述管理geo发送的所述第一路由表和所述全网链路状态信息；并针对所述leo计算路由表，得到第二路由表，并向所述leo发送所述第二路由表；以及具体用于基于所述第一路由表向所述leo网络发送数据。

进一步的，所述meo与所述geo之间采用激光链路连接；

所述leo与所述meo之间采用激光链路互联，或者，所述leo与所述meo之间采用微波链路连接。

进一步的，所述geo网络包括多个geo；

所述geo之间采用激光链路连接。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种卫星通信方法，应用于卫星通信系统中的低轨道卫星leo网络中的leo，所述leo网络包括多个leo，所述卫星通信系统还包括中轨道卫星meo网络和高轨道卫星geo网络，所述方法包括：

向所述meo网络中的meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

接收所述meo发送的第二路由表，所述第二路由表为所述meo基于全网链路状态信息计算得到的，所述全网链路状态信息为所述meo在向所述geo网络中的geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息后，从所述geo接收的，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

基于所述第二路由表向其他所述leo发送数据。

进一步的，多个所述leo被预先划分为多个卫星组，每个所述卫星组包括一个分组头卫星，每个所述分组头卫星对应一个meo作为该分组头卫星的管理meo；

所述向所述meo网络中的meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息，包括：

针对每个所述分组头卫星，获取该分组头卫星所在卫星组内各个所述leo的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

向该分组头卫星的管理meo发送所述第一链路状态信息；

所述基于所述第二路由表向其他所述leo发送数据，包括：

针对每个所述分组头卫星，基于所述第二路由表，向该分组头卫星所在卫星组内的每个所述leo发送数据。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种卫星通信方法，应用于卫星通信系统中的中轨道卫星meo网络中的meo，所述卫星通信系统还包括低轨道卫星leo网络和高轨道卫星geo网络，所述方法包括：

接收所述leo网络中的leo所发送的第一链路状态信息，所述第一链路状态信息表示所述leo的链路状态信息；

向所述geo网络中的geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

接收所述geo所发送的第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息，所述第一路由表为所述geo基于所述全网链路信息所计算得到的；

基于所述全网链路状态信息，针对所述leo计算路由表，得到第二路由表；

向所述leo发送所述第二路由表。

进一步的，所述meo网络包括至少一个meo，多个leo被预先划分为多个卫星组，每个所述卫星组包括一个分组头卫星，每个所述分组头卫星对应有一个所述meo作为该分组头卫星的管理meo，每个所述meo对应有一个高轨道卫星geo作为该meo的管理geo；

所述接收所述leo网络中的leo所发送的第一链路状态信息，包括：

接收所述分组头卫星所发送的第一链路状态信息；

所述向所述leo发送所述第二路由表，包括：

向所述meo所对应的卫星组内的所述分组头卫星发送所述第二路由表。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种卫星通信方法，应用于卫星通信系统中的高轨道卫星geo网络中的geo，所述卫星通信系统还包括低轨道卫星leo网络和中轨道卫星meo网络，所述geo网络包括至少一个geo，所述meo网络中每个meo对应有一个所述geo作为该meo管理geo，所述方法包括：

接收所述meo所发送的第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第一链路状态信息为所述leo网络中leo的链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

针对所述meo计算路由表，得到第一路由表；

向所述meo发送所述第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种卫星通信装置，应用于卫星通信系统中的leo网络中的leo，所述卫星通信系统还包括meo网络和geo网络，所述leo网络包括多个leo，所述装置包括：

第一leo发送模块，用于向所述meo网络中的meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

leo接收模块，用于接收所述meo发送的第二路由表，所述第二路由表为所述meo基于全网链路状态信息计算得的，所述全网链路状态信息为所述meo在向所述geo网络中的geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息后，从所述geo接收的，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

第二leo发送模块，用于基于所述第二路由表向其他所述leo发送数据。

进一步的，多个所述leo被预先划分为多个卫星组，每个所述卫星组包括一个分组头卫星，每个所述分组头卫星对应一个meo作为该分组头卫星的管理meo；

所述第一leo发送模块，具体用于针对每个所述分组头卫星，获取该分组头卫星所在卫星组内各个所述leo的链路状态信息，作为第一链路状态信息；向该分组头卫星的管理meo发送所述第一链路状态信息；

所述第二leo发送模块，具体用于针对每个所述分组头卫星，基于所述第二路由表，向该分组头卫星所在卫星组内的每个所述leo发送数据。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种卫星通信装置，应用于卫星通信系统中的meo网络中的meo，所述卫星通信系统还包括leo网络和geo网络，所述装置包括：

第一meo接收模块，用于接收所述leo网络中的leo所发送的第一链路状态信息，所述第一链路状态信息表示所述leo的链路状态信息；

第一meo发送模块，用于向所述geo网络中的geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

第二meo接收模块，用于接收所述geo所发送的第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息，所述第一路由表为所述geo基于所述全网链路信息所计算得到的；

meo计算模块，用于基于所述全网链路状态信息，针对所述leo计算路由表，得到第二路由表；

第二meo发送模块，用于向所述leo发送所述第二路由表。

进一步的，所述meo网络包括至少一个meo，多个leo被预先划分为多个卫星组，每个所述卫星组包括一个分组头卫星，每个所述分组头卫星对应有一个所述meo作为该分组头卫星的管理meo，每个所述meo对应有一个高轨道卫星geo作为该meo的管理geo；

所述第一meo接收模块，具体用于接收所述分组头卫星所发送的第一链路状态信息；

所述第二meo发送模块，具体用于向所述meo所对应的卫星组内的所述分组头卫星发送所述第二路由表。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种卫星通信装置，应用于卫星通信系统中的geo网络中的geo，所述卫星通信系统还包括leomeo网络，所述geo网络包括至少一个geo，所述meo网络中每个meo对应有一个所述geo作为该meo管理geo，所述装置包括：

geo接收模块，用于接收所述meo所发送的第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第一链路状态信息为所述leo网络中leo的链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

geo计算模块，用于针对所述meo计算路由表，得到第一路由表；

geo发送模块，用于向所述meo发送所述第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述卫星通信方法步骤。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述卫星通信方法步骤。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述卫星通信方法步骤。

本发明实施例有益效果：

本发明实施例提供的卫星通信系统，根据卫星节点位置和作用空间将通信网络划分为多层网络，包括：leo(lowearthorbit，低轨道卫星)网络、meo(mediumearthorbit，中轨道卫星)网络和geo(geosynchronousorbit，高轨道卫星)网络，不再局限于几颗卫星间的协同通信，而是通过多层网络组成的系统协同通信。各层网络的卫星根据自身优势实行分而治之，其中，结合高低轨的优势，数据交换集中在geo网络，leo网络和meo网络负责数据汇聚和数据转发，这样使得本申请的卫星通信系统与传统的卫星通信系统相比，一方面针对一定面积的待覆盖区域可以通过较少数量的卫星实现待覆盖区域的覆盖，另一方面，较少数量的卫星减少了卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，并且不同轨道的卫星基于其优势和特点承担不同的任务减小了传输时延：meo及geo卫星利用其星上处理能力的优势，进行数据的转发处理，并控制leo卫星实现高效的切换，而leo卫星主要用于实现用户服务和地面网络的接入，消除了因通信距离过长而导致的时延问题。本发明实施例提供的卫星通信系统，可以通过geo网络、meo网络和leo网络所包括的较少数量的卫星实现较大面积的通信覆盖，并且，通过多层卫星网络的所包括的较少数量的卫星实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，这也在一定程度上减小了卫星通信系统的传输时延。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

图1为本发明实施例提供的一种卫星通信系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种卫星通信系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的卫星通信系统中卫星轨道的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种卫星通信系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的卫星通信系统中卫星组的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种卫星通信方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的另一种卫星通信方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的另一种卫星通信方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的另一种卫星通信方法的流程图；

图10为本发明实施例提供的一种卫星通信装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种卫星通信装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种卫星通信装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的另一种电子设备的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的另一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

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做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。

本发明实施例公开了一种卫星通信系统，如图1所示，包括：低轨道卫星leo网络、中轨道卫星meo网络和高轨道卫星geo网络，其中：

geo网络，用于与meo网络之间进行数据传输；

meo网络，用于分别与geo网络和leo网络之间进行数据传输；

leo网络，用于分别与meo网络和地面通信通络之间进行数据传输。

采用本发明实施例提供的卫星通信系统，可以通过geo网络、meo网络和leo网络所包括的较少数量的卫星实现较大面积的通信覆盖，并且，通过多层卫星网络的所包括的较少数量的卫星实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，这也在一定程度上减小了卫星通信系统的传输时延。

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的系统进行详细描述。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，本发明实施例提供的卫星通信系统，包括：leo网络、meo网络和geo网络，leo网络包括多个leo，meo网络包括至少一个meo，geo网络包括至少一个geo；

leo，用于向meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

meo，用于接收第一链路状态信息，并向geo发送第一链路状态信息和第二链路状态信息，第二链路状态信息为meo的链路状态信息；

geo，用于在接收到第一链路状态信息和第二链路状态信息后，针对meo计算路由表，得到第一路由表，并向meo发送第一路由表和全网链路状态信息，全网链路状态信息为卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息；

meo，还用于在接收到第一路由表及全网链路状态信息后，基于全网链路状态信息，针对leo计算路由表，得到第二路由表，并向leo发送第二路由表；以及具体用于基于第一路由表向leo网络发送数据；

leo，还用于接收第二路由表；并基于第二路由表向其他leo发送数据。

采用本发明实施例提供的卫星通信系统，可以通过少量的geo、meo和leo实现较大面积的通信覆盖，并实现减少卫星网络节点数量，进而降低了路由切换的频繁程度，这在一定程度上减小了卫星通信系统的传输时延。

在卫星通信领域，卫星星座是由多颗卫星按照一定构型组成的集合，通过多个节点相互协作实现一定的覆盖性能。卫星节点是星座的核心部分，设计卫星星座的过程中需要对卫星的相应参数进行确定，这些参数如图3所示，包括：轨道平面倾角i，升交点赤经ω，近地点幅角ω，轨道半长轴a，轨道的偏心率e，真近点角v。其中，轨道平面的位置由i和ω确定，轨道在轨道平面内的指向由ω确定，轨道的大小和形状由a和e确定，某一时刻卫星在轨道中的位置由v确定。在星座设计的过程中，需要确定卫星的相关参数以及星座的几何构型。

本发明实施例中，卫星通信系统中的geo、meo和leo的轨道可以设计为如下类型的轨道：

针对geo：geo的轨道可以设计为地球同步轨道。具体的，可以使得预设数量的geo均匀分布在赤道上空36000千米的地球同步轨道组成覆盖全球中低纬度区域(+70°至-70°)的geo星座，其中，预设数量可以根据卫星通信系统的具体需求进行确定，例如，预设数量可以确定为4，即4颗geo可以均匀分布在地球同步轨道组成覆盖全球的geo星座；

针对meo和leo：可以基于极轨道星座设计leo和meo的轨道，具体的，meo卫星和leo卫星可以分别按照极地圆轨道星座进行部署。例如，meo和leo的轨道可以是：meo可以位于距地面高度为10000km至20000km之间的极地圆轨道上，leo可以位于距地面500km至2000km之间的极地圆轨道上。例如，针对meo可以有mm条轨道，每个轨道平面内有nm颗meo均匀分布，共有mm×nm颗meo；针对leo可以有ml条轨道，每个轨道平面内有nl颗leo，共有ml×nl颗leo。

本发明实施例中，卫星通信系统中的meo和leo可以实现灵活布轨，进而可以提供包括地球极地区域的全球通信覆盖。

本发明实施例中，具体的，如图2所示，多个leo可以被预先划分为多个卫星组，每个卫星组包括一个分组头卫星，如图2中“12”和“13”分别表示两个卫星组，每个分组头卫星对应有一个meo，作为该分组头卫星的管理meo，每个meo对应有一个geo，作为该meo的管理geo；

分组头卫星，用于获取该分组头卫星所在的卫星组内各个leo的链路状态信息，作为第一链路状态信息，并向该分组头卫星的管理meo发送第一链路状态信息；

管理meo，具体用于接收分组头卫星发送的第一链路状态信息，并向geo发送第一链路状态信息和第二链路状态信息；

geo，用于在接收到第一链路状态信息和第二链路状态信息后，针对管理meo计算路由表，得到第一路由表，并向管理meo发送第一路由表和全网链路状态信息；

管理meo，还用于在接收到第一路由表及全网链路状态信息后，基于全网链路状态信息，针对leo计算路由表，得到第二路由表，并向分组头卫星发送第二路由表，以及具体用于基于第一路由表向分组头卫星发送数据；

分组头卫星，还用于接收管理meo发送的第二路由表，并向该分组头卫星所在的卫星组内的各个leo发送第二路由表。

本发明实施例中，由于卫星通信系统中的各个卫星一直处在持续高速移动中，导致卫星通信系统的拓扑结构的动态变化，但卫星通信系统中的卫星总是沿着固定的轨道以一定的速度运行，因此，卫星网络的拓扑是周期性变化的。可以将卫星通信系统的运行周期划分成一定数量的等长时间片，在每个时间片内，卫星通信系统的网络拓扑结构是不变的，如图2所示，即为一个时间片内卫星通信系统的网络拓扑结构。

本发明实施例中，如图4所示，卫星通信系统中的leo可以直接接入或者通过地面站接入的用户包括：低空飞行器、航天器、深空探测器、遥感遥测卫星、空中平台、航海终端、战争终端和应急场景终端。

本发明实施例中，卫星通信系统中的meo与geo之间可以采用激光链路连接；leo与meo之间可以采用激光链路互联，或者，leo与meo之间可以采用微波链路连接；geo之间可以采用激光链路连接；leo与地面网络设备之间可以采用微波链路连接；地面网络节点之间可以采用光纤链路连接。本发明实施例中，考虑到用户业务的多样性以及天气情况的复杂性，在不同的天气状况时，激光和微波受到干扰程度也不同，且激光和微波具有优势互相弥补的特性，即微波受到雨雪天气的影响十分显著，但是却具备较强的穿透雾层的能力，而激光通信却正好与之互补。因此，本发明是实施例的卫星通信系统针对不同卫星之间采用相对应的数据传输速率更高可靠性更好的传输链路，例如，对于leo与meo之间的数据传输可以根据具体的外界状况具体选择采用激光链路或者微波链路。激光链路和微波链路可以相互作为传输不同业务和面对复杂天气状况的链路备份，采用激光链路和微波链路混合的数据传输方式，在不同的传输业务和复杂天气下，对应可以选取传输速率更高、可靠性更好的传输链路，这提升了本发明实施例的卫星通信系统的数据传输速率和系统灵活性。

采用本发明实施例提供的卫星通信系统，可以通过少量的geo、meo和leo实现较大面积的通信覆盖，并且，通过对leo进行分组，各个卫星组的分组头卫星直接与meo进行数据传输，实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信系统的传输时延。

本发明实施例中，如图5所示，具体可以通过如下方式将多个leo划分为多个卫星组：

leo的轨道可以为极地圆轨道，针对每个leo的极地圆轨道，可以以地球轴线作为分界线将该极地圆轨道划分为两个半圆轨道，进而可以将处于同一个半圆轨道的leo划分为一个leo卫星组。如图5所示，各个leo通过isl(星间链路，inter-satellitelinks)连接，针对各个卫星组，可以选取一个分组头卫星以及预设数量的备份分组头卫星，具体的，可以采用如下方式确定分组头卫星以及预设数量的备份分组头卫星：

步骤a1：针对每个卫星组，确定该卫星组内的与管理meo直接连接的leo，作为待选leo。

步骤b1：从待选leo中选取与管理meo的距离小于预设距离阈值的待选leo，作为备份分组头卫星，其中，将与管理meo的距离最小的备份分组头卫星确定为分组头卫星。

本步骤中，预设距离阈值可以根据实际应用情况具体进行确定。

本步骤中，当待选leo只有一个时，可以将该待选leo直接确定为分组头卫星。

本步骤中，具体的，可以采用如下公式，确定与管理meo的距离最小的待选leo作为分组头卫星：

其中，l(x)表示一个卫星组中分组头卫星与管理meo的距离，m表示待选leo的集合，n表示管理meo的集合，x表示一个卫星组中的leo，x∈m，y表示管理meo，y∈n。

本发明实施例中，针对每个卫星组，该卫星组的分组头卫星可以与管理meo直接相连进行数据传输，并且可以收集和传输该卫星组的leo的链路状态信息以及路由表分发。

本发明实施例中，确定出的各个卫星组中，指定区域的卫星组可以形成一个leo逻辑分群，如图2所示，“14”和“15”分别表示leo逻辑分群。针对每个leo逻辑分群，该leo逻辑分群中各个分组头卫星的管理meo具体可以通过如下方式确定：

步骤a2：针对每个leo逻辑分群，确定与该leo逻辑分群中所有分组头卫星相连的meo，作为待选meo。

步骤b2：将与该leo逻辑分群中所有分组头卫星的距离之和最小的待选meo确定为管理meo。

本步骤中，当待选meo只有一个时，可以将该meo确定为该leo逻辑分群中所有分组头卫星的管理meo；当待选meo有多个时，可以针对每个待选meo，计算该待选meo与该leo逻辑分群中所有分组头卫星的距离之和，进而选择距离之和最小的待选meo为管理meo，作为该leo逻辑分群中所有分组头卫星的管理meo。

本发明实施例中，指定区域的meo可以形成一个meo域，如图2所示，“11”表示一个meo域。针对每个meo域，该meo域的管理geo具体可以通过如下方式确定：

步骤a3：针对每个meo域，确定与该meo域中所有meo相连的geo，作为待选geo。

步骤b3：将与该meo域中所有meo的距离之和最小的待选geo确定为管理geo。

本步骤中，当待选geo只有一个时，可以将该geo确定为该meo域中所有meo的管理geo；当待选geo有多个时，可以针对每个待选geo，计算该待选geo与该meo域中所有meo的距离之和，进而选择距离之和最小的待选geo为管理geo，作为该meo域中所有meo的管理geo。

其中，由于卫星网络的拓扑是周期性变化的，可以将卫星通信系统的运行周期划分成一定数量的等长时间片，在每个时间片内，卫星通信系统的网络拓扑结构是不变的。针对每个卫星通信系统的运行周期，首先可以划分好时间片，选择合适的时间片长，进而在该时间片内，进行卫星组的划分、leo逻辑群的确定以及meo域的确定，进而针对每个卫星组确定分组头卫星、确定各个分组头卫星的管理meo以及确定各个meo的管理geo。

并且，本发明实施例中，可以针对卫星通信系统的每个卫星预存数据信息库，具体的，可以针对卫星通信系统的每个卫星维护一个数据信息库。其中，针对非分组头卫星的每个leo，数据信息库内容包括：该leo所在轨道内的卫星相对位置关系以及每个时间片的开始时间，每个时间片内自己所在轨道的分组头卫星的信息；针对每个分组头卫星，数据信息库内容包括：该分组头卫星所在轨道内的卫星相对位置关系以及每个时间片的开始时间，每个时间片内自己所在轨道的分组头卫星的信息，以及该时间片内该分组头卫星的管理meo的位置信息；针对每个meo，数据信息库内容包括：每个时间片内该meo所要管理的轨道信息、该轨道上的分组头卫星的信息和备份分组头卫星的信息，以及该时间片内该meo的管理geo的位置信息；针对每个geo，数据信息库内容包括：每个时间片内该geo所要管理的meo的信息。其中，在每个时间片的起始，geo为自己所管理的meo域内的meo计算路由。

本发明实施例提供的卫星通信系统包括geo、meo和leo的多层卫星网络，以及针对leo进行分组的管理策略，使得geo直接与meo相连，meo直接与各个卫星组的分组头卫星直接相连，leo负责接入用户网络设备。并且针对meo进行分域，使得每个meo域中的meo可以直接和一个管理geo相连；针对leo进行分群，使得每个leo逻辑分群中的分组头尾可以直接和一个管理meo相连进行数据传输，即管理meo通过与leo逻辑分群内的分组头卫星通信来管理leo逻辑分群内的所有低层leo，这使得管理meo不需要直接覆盖leo逻辑分群内所有的leo，只需要覆盖所有分组头卫星，因此使得所需要meo的数目可以较大程度的减少。与传统的卫星通信系统相比，这种管理策略减少了所需要的卫星的数目，降低了连接关系的复杂性，同时实现了geo卫星对位于极区的leo的有效管理。并且，本发明实施例提供的卫星通信系统中，针对各个卫星组，当分组头卫星出现故障时，可以通过备份分组头卫星实现故障时期的数据传输，增强了卫星通信系统的网络抗毁性。

下面结合附图，用具体实施例对本发明提供的方法及装置进行详细描述。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，本发明实施例提供的卫星通信方法，应用于卫星通信系统中的leo网络中的leo，leo网络包括多个leo，卫星通信系统还包括meo网络和geo网络，上述方法可以包括以下步骤：

步骤601，向meo网络中的meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息。

步骤602，接收meo发送的第二路由表，第二路由表为meo基于全网链路状态信息计算得到的，全网链路状态信息为meo在向geo网络中的geo发送第一链路状态信息和第二链路状态信息后，从geo接收的，第二链路状态信息为meo的链路状态信息。

步骤603，基于第二路由表向其他leo发送数据。

采用本发明实施例提供的方法，leo可以直接与meo进行数据传输，即可以通过meo实现对leo的控制，进而可以通过较少数量的meo及其所控制的leo实现较大面积的通信覆盖，这实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信的传输时延。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，本发明实施例提供的卫星通信方法，应用于卫星通信系统中的meo网络中的meo，卫星通信系统还包括leo网络和geo网络，上述方法可以包括以下步骤：

步骤701，接收leo网络中的leo所发送的第一链路状态信息，第一链路状态信息表示leo的链路状态信息。

步骤702，向geo网络中的geo发送第一链路状态信息和第二链路状态信息，第二链路状态信息为meo的链路状态信息。

步骤703，接收geo所发送的第一路由表和全网链路状态信息，全网链路状态信息为卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息，第一路由表为geo基于全网链路信息所计算得到的。

步骤704，基于全网链路状态信息，针对leo计算路由表，得到第二路由表。

步骤705，向leo发送第二路由表。

采用本发明实施例提供的方法，leo可以直接与meo进行数据传输，leo可以直接与geo及leo进行数据传输，即geo可以通过meo实现对leo的控制，进而可以通过较少数量的geo及其所控制的meo和leo实现较大面积的通信覆盖，这实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信的传输时延。

在本发明的一个实施例中，如图8所示，本发明实施例提供的卫星通信方法，应用于卫星通信系统中的geo网络中的geo，卫星通信系统还包括leo网络和meo网络，geo网络包括至少一个geo，meo网络中每个meo对应有一个geo作为该meo管理geo，上述方法可以包括以下步骤：

步骤801，接收meo所发送的第一链路状态信息和第二链路状态信息，第一链路状态信息为leo的链路状态信息，第二链路状态信息为meo的链路状态信息。

步骤802，针对meo计算路由表，得到第一路由表。

步骤803，向meo发送第一路由表和全网链路状态信息，全网链路状态信息为卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息。

采用本发明实施例提供的方法，可以leo可以直接与meo进行数据传输，leo可以直接与geo及leo进行数据传输，即geo可以通过meo实现对leo的控制，进而可以通过较少数量的geo及其所控制的meo和leo实现较大面积的通信覆盖，这实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信的传输时延。

在本发明的一个实施例中，如图9所示，leo网络包括多个leo，多个leo被预先划分为多个卫星组，每个卫星组包括一个分组头卫星，meo网络包括多个meo，每个分组头卫星对应一个meo作为该分组头卫星的管理meo，每个meo对应有一个高轨道卫星geo作为该meo的管理geo，本发明实施例提供的卫星通信方法可以包括以下步骤：

步骤901，针对每个分组头卫星，获取该分组头卫星所在卫星组内各个leo的链路状态信息，作为第一链路状态信息。

本步骤中，每个卫星组内的leo可以向该卫星组的分组头卫星发送自身的链路状态信息，每个leo可以用于接收所接入的用户端设备所发送的业务数据，其中，每个leo可以通过直接接入或者通过地面站间接接入的用户端设备可以包括：低空飞行器、航天器、深空探测器、遥感遥测卫星、空中平台、航海终端、战争终端和应急场景终端。

步骤902，向该分组头卫星的管理meo发送第一链路状态信息。

步骤903，当meo基于第一链路状态信息计算得到第二路由表，并向leo发送第二路由表后，接收meo所发送的第二路由表。

本步骤中，分组头卫星的管理meo接收分组头卫星所发送的第一链路状态信息，并且，管理meo在接收到第一链路状态信息后，可以将第一链路状态信息和第二链路状态信息发送给管理meo的管理geo，其中，第二链路状态信息为管理meo自身的链路状态信息；管理geo在接收到第一链路状态信息和第二链路状态信息之后，可以获取其他geo的链路信息，进而得到全网链路信息，其中，全网链路信息包括卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息；进一步的，geo可以针对对应的meo计算路由，得到第一路由表；进而geo可以向对应的meo发送第一路由表和全网链路状态信息；进一步的meo在接收到管理geo所发送的第一路由表和全网链路状态信息之后，可以根据全网链路状态信息为对应的leo计算路由，得到第二路由表；当计算出第二路由表后，meo可以向对应的分组头卫星发送第二路由表。

步骤904，针对每个分组头卫星，基于第二路由表，向该分组头卫星所在卫星组内的每个leo发送数据。

当接收到第二路由表后，每个分组头卫星可以按照第二路由表项该分组头卫星所在卫星组内的leo转发第二路由表；进一步的，针对每个卫星内的leo，在接受到分组头卫星所发送的第二路由表后，可以按照第二路由表进行数据转发。

采用本发明实施例提供的方法，其中卫星通信系统包括geo、meo和leo的多层卫星网络，以及针对leo进行分组的管理策略，使得geo直接与meo相连，meo直接与各个卫星组的分组头卫星直接相连，leo负责接入用户网络设备。并且针对meo进行分域，使得每个meo域中的meo可以直接和一个管理geo相连；针对leo进行分群，使得每个leo逻辑分群中的分组头尾可以直接和一个管理meo相连进行数据传输，即管理meo通过与leo逻辑分群内的分组头卫星通信来管理leo逻辑分群内的所有低层leo，这使得管理meo不需要直接覆盖leo逻辑分群内所有的leo，只需要覆盖所有分组头卫星，因此使得所需要meo的数目可以较大程度的减少。与传统的卫星通信方法相比，这种管理策略减少了所需要的卫星的数目，降低了连接关系的复杂性，同时实现了geo卫星对位于极区的leo的有效管理。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的一种卫星通信方法，相应地，本发明另一实施例还提供了一种卫星通信装置，应用于卫星通信系统中的leo网络中的leo，leo网络包括多个leo，卫星通信系统还包括meo网络和geo网络其结构示意图如图10所示，具体包括：

第一leo发送模块1001，用于向meo网络中的meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

leo接收模块1002，用于接收meo发送的第二路由表，第二路由表为meo基于全网链路状态信息计算得到的，全网链路状态信息为meo在向geo网络中的geo发送第一链路状态信息和第二链路状态信息后，从geo接收的，第二链路状态信息为meo的链路状态信息；

第二leo发送模块1003，用于基于第二路由表向其他leo发送数据。

采用本发明实施例提供的装置，leo可以直接与meo进行数据传输，即可以通过meo实现对leo的控制，进而可以通过较少数量的meo及其所控制的leo实现较大面积的通信覆盖，这实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信的传输时延。

进一步的，多个leo被预先划分为多个卫星组，每个卫星组包括一个分组头卫星，每个分组头卫星对应一个meo作为该分组头卫星的管理meo；

第一leo发送模块1001，具体用于针对每个分组头卫星，获取该分组头卫星所在卫星组内各个leo的链路状态信息，作为第一链路状态信息；向该分组头卫星的管理meo发送第一链路状态信息；

第二leo发送模块1003，具体用于针对每个分组头卫星，基于第二路由表，向该分组头卫星所在卫星组内的每个leo发送数据。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的一种卫星通信方法，相应地，本发明另一实施例还提供了一种卫星通信装置，应用于卫星通信系统中的meo网络中的meo，卫星通信系统还包括leo网络和geo网络，其结构示意图如图11所示，具体包括：

第一meo接收模块1101，用于接收leo网络中的leo所发送的第一链路状态信息，第一链路状态信息表示leo的链路状态信息；

第一meo发送模块1102，用于向geo网络中的geo发送第一链路状态信息和第二链路状态信息，第二链路状态信息为meo的链路状态信息；

第二meo接收模块1103，用于接收geo所发送的第一路由表和全网链路状态信息，全网链路状态信息为卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息，第一路由表为geo基于全网链路信息所计算得到的；

meo计算模块1104，用于基于全网链路状态信息，针对leo计算路由表，得到第二路由表；

第二meo发送模块1105，用于向leo发送第二路由表。

采用本发明实施例提供的装置，leo可以直接与meo进行数据传输，leo可以直接与geo及leo进行数据传输，即geo可以通过meo实现对leo的控制，进而可以通过较少数量的geo及其所控制的meo和leo实现较大面积的通信覆盖，这实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信的传输时延。

进一步的，meo网络包括至少一个meo，多个leo被预先划分为多个卫星组，每个卫星组包括一个分组头卫星，每个分组头卫星对应有一个meo作为该分组头卫星的管理meo，每个meo对应有一个高轨道卫星geo作为该meo的管理geo；

第一meo接收模块1101，具体用于接收分组头卫星所发送的第一链路状态信息；

第二meo发送模块1105，具体用于向meo所对应的卫星组内的分组头卫星发送第二路由表。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的一种卫星通信方法，相应地，本发明另一实施例还提供了一种卫星通信装置，应用于卫星通信系统中的geo网络中的geo，卫星通信系统还包括leo网络和meo网络，geo网络包括至少一个geo，每个meo对应有一个geo作为该meo管理geo，其结构示意图如图12所示，具体包括：

geo接收模块1201，用于接收meo所发送的第一链路状态信息和第二链路状态信息，第一链路状态信息为leo网络中leo的链路状态信息，第二链路状态信息为meo的链路状态信息；

geo计算模块1202，用于针对meo计算路由表，得到第一路由表；

geo发送模块1203，用于向meo发送第一路由表和全网链路状态信息，全网链路状态信息为卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息。

采用本发明实施例提供的装置，leo可以直接与meo进行数据传输，leo可以直接与geo及leo进行数据传输，即geo可以通过meo实现对leo的控制，进而可以通过较少数量的geo及其所控制的meo和leo实现较大面积的通信覆盖，这实现了减少卫星网络节点数量，降低了路由切换的频繁程度，减小了卫星通信的传输时延。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的产品卫星通信方法，相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图13所示，包括处理器1301、通信接口1302、存储器1303和通信总线1304，其中，处理器1301，通信接口1302，存储器1303通过通信总线1304完成相互间的通信，

存储器1303，用于存放计算机程序；

处理器1301，用于执行存储器1303上所存放的程序时，实现如下步骤：

向中轨道卫星meo发送自身的链路状态信息，作为第一链路状态信息；

当所述meo基于所述第一链路状态信息计算得到第二路由表，并向所述leo发送第二路由表后，接收所述meo所发送的第二路由表；

基于所述第二路由表向其他所述leo发送数据。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的产品卫星通信方法，相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图14所示，包括处理器1401、通信接口1402、存储器1403和通信总线1404，其中，处理器1401，通信接口1402，存储器1403通过通信总线1404完成相互间的通信，

存储器1403，用于存放计算机程序；

处理器1401，用于执行存储器1403上所存放的程序时，实现如下步骤：

接收低轨道卫星leo所发送的第一链路状态信息，所述第一链路状态信息表示所述leo的链路状态信息；

向高轨道卫星geo发送所述第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

接收所述geo所发送的第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述meo所在通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息，所述第一路由表为所述geo基于所述全网链路信息所计算得到；

基于所述全网链路状态信息，针对所述leo计算路由表，得到第二路由表；

向所述leo发送所述第二路由表。

基于同一发明构思，根据本发明上述实施例提供的产品卫星通信方法，相应地，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图15所示，包括处理器1501、通信接口1502、存储器1503和通信总线1504，其中，处理器1501，通信接口1502，存储器1503通过通信总线1504完成相互间的通信，

存储器1503，用于存放计算机程序；

处理器1501，用于执行存储器1503上所存放的程序时，实现如下步骤：

接收所述geo对应的所述meo所发送的第一链路状态信息和第二链路状态信息，所述第一链路状态信息为低轨道卫星leo的链路状态信息，所述第二链路状态信息为所述meo的链路状态信息；

针对所述geo对应的所述meo计算路由表，得到第一路由表；

向所述geo对应的所述meo发送所述第一路由表和全网链路状态信息，所述全网链路状态信息为所述geo所在的卫星通信系统中正常运行的卫星的链路状态信息。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory，nvm)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述应用于低轨道卫星leo网络中的leo的任一所述卫星通信方法步骤。。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中应用于低轨道卫星leo网络中的leo的任一所述卫星通信方法步骤方法。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述应用于中轨道卫星meo网络中的meo的任一所述卫星通信方法步骤。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中上述应用于中轨道卫星meo网络中的meo的任一所述卫星通信方法步骤。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述应用于高轨道卫星geo网络中的geo的任一所述卫星通信方法步骤。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中应用于高轨道卫星geo网络中的geo的任一所述卫星通信方法步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备及存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。