汪路元 禹霁阳 程博文 刘伟伟 牛跃华

摘 要： 针对在紧急状况下卫星网络任务传输的需求，提出一种卫星网络传输在轨实时规划技术。通过对组网卫星当前链路通路参数的实时计算，规划当前紧急信息能够最快传输的路径。首先，对卫星网络进行模型建立，将星间链路的连接看作时变连接矩阵的拓扑模型；然后，通过各节点的参数规划最小信息传输延迟下的数据通路；最后，紧急信息任务根据当前节点规划结果选择下一个节点的最佳传输路径，从而使得传输延迟最短。采用在轨各节点实时动态规划的方式，消除地面对卫星网络状态交互的延迟及误判，减少对正常通信业务的影响。基于设计模型进行了硬件电路的实现及实验，传输平均延迟均在秒级，能够实时完成紧急信息传输的自主任务规划。

关键词： 卫星网络； 在轨实时规划； 时变连接矩阵； FPGA； 传输延迟； 紧急信息任务

中图分类号： TN958?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）16?0123?04

Abstract： In allusion to the transmission requirement of the satellite network task in emergency circumstances， an on?orbit real?time planning technology for satellite network transmission is proposed. The fastest transmission path of the current urgent information is planned by means of the real?time calculation of the current link channel parameters of networking satellites. The satellite network model is built， and the inter?satellite link connection is regarded as the topological model of the time?varying connection matrix. The data path with the minimum information transmission delay is planned according to the parameters of each node. The best transmission path to next node is selected according to the planning result of the current node for emergency information tasks， so as to make the transmission delay shortest. The on?orbit real?time dynamic planning method for each node is adopted to eliminate satellite network status interaction delays and misjudgments from the ground， so as to reduce the influence on normal communication services. The implementation and experiment of the hardware circuit were carried out based on the designed model. The results show that the average transmission delay of the hardware circuit is in the second?level， and the hardware circuit can complete the autonomous task planning of urgent information transmission in real time.

Keywords： satellite network； on?orbit real?time planning； time?varying connection matrix； FPGA； transmission delay； emergency information task

0 引 言

卫星网络能够有效地完成灾害预报、地面态势评估及地理测绘，具备广泛的覆盖范围和应用前景，在民用大数据社会需求下发挥着重要作用[1]。但目前卫星的任务完成，主要依靠地面设计，再通过指令上注的形式，这种方式交互效率低、对测控时间要求也较为严格，因此在使用过程中不免会产生非最优解的状况。特别是在多载荷、任务量巨大的情况下，新任务的增加及旧任务的删除也会导致整个任务执行的中断或延迟[2?3]。……