低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法及装置

技术领域

本发明涉及低轨卫星通信技术领域，尤其涉及一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法及装置。

背景技术

低轨卫星相比于高轨或静止轨道卫星相比，能够以单星分时覆盖全球，为地面随遇用户提供低延时的语音、报文、图像等综合服务，且星地距离近、传输损耗小，有利于终端以降低功率发射，从而实现终端小型化、低功耗设计。

阵列天线能够提高星上接收天线增益，星上采用全数字波束成型技术形成若干个宽波束，实现全球覆盖。地面终端无需提前上报自身位置，即可在卫星过境时间内按业务需求发送上行业务信号，实现随遇接入。对于卫星而言，需要在不知道终端位置的情况下对覆盖范围内的所有随遇用户并发接入，要求星上具备对全部宽波束上行信号进行随遇用户检测以及设置可调度的接收处理通道的能力。由于星上接收机受限于功耗、体积设计要求的严苛约束，运算和存储资源十分有限，在此情况下采用多波束串行轮询捕获代替全并行捕获是最优选择；此外，每个宽波束覆盖范围内可能有多个随遇用户，且同一随遇用户可能因为存在于波束交叠区而被多个波束捕获到，因此星上面临的是无先验信息前提下的多随遇用户、跨波束捕获场景。

因此，如何对低轨卫星的接入通道对应的随遇用户进行甄别是当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法及装置，用以解决现有技术中有限的接入通道由于同一随遇用户因为被多次捕获而重复占用的缺陷，实现对低轨卫星的接入通道对应的随遇用户进行甄别。

本发明提供一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，包括：

获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束的接入通道对应的各个随遇用户的轮询捕获；

获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取所述随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息；

基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值；

基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

根据本发明提供的一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，所述基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

根据所述捕获信息，判断所述捕获信息中的多普勒估计值是否超过预设门限；

在确定所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号，并将所述捕获序号结合捕获信息得到两个相关峰的目标捕获信息。

根据本发明提供的一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，所述目标捕获信息包括：目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻；

所述基于所述目标捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

基于所述目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

根据本发明提供的一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，在确定所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号，并将所述捕获序号结合捕获信息得到两个相关峰的目标捕获信息，包括：

在所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，分别将两个相关峰对应的随遇用户拟定为第一随遇用户和第二随遇用户；

获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号对应第一随遇用户和第二随遇用户；

基于捕获序号和捕获信息得到第一随遇用户的第一目标多普勒估计值、第一目标伪码相位估计值和第一目标时刻，以及第二随遇用户的第二目标多普勒估计值、第二目标伪码相位估计值和第二目标时刻。

根据本发明提供的一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，基于所述目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

基于所述第一目标时刻和第二目标时刻获取捕获时间差，基于所述捕获时间差和第一目标多普勒估计值，得到在所述捕获时间差内的伪码相位的走动估计值；

基于所述第一目标伪码相位估计值、第二目标伪码相位估计值以及伪码相位的走动估计值，获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

根据本发明提供的一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道，包括：

在所述伪码相位估计差值满足不小于预设阈值的情况下，确认两个随遇用户为不同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星两个不同的接入通道；

在所述伪码相位估计差值满足小于预设阈值的情况下，确认两个随遇用户为相同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星的同一个接入通道。

根据本发明提供的一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，在所述伪码相位估计差值满足小于预设阈值的情况下，确认两个随遇用户为相同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星的同一个接入通道之后，还包括：

根据两个相关峰对应的随遇用户占用的接入通道的判断结果，减少两个随遇用户共用的接入通道。

本发明还提供一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别装置，包括：

波束捕获模块，用于获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束的接入通道对应的各个随遇用户的轮询捕获；

相关峰获取模块，用于获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取所述随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息；

差值获取模块，用于基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值；

甄别模块，用于基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法。

本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法及装置，通过获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间并完成波束内的各个随遇用户的轮询捕获，然后获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息，进一步基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，最后基于伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。本发明能够对低轨卫星的接入通道对应的随遇用户进行甄别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法的多波束轮询捕获示意图；

图3是本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法的码多普勒校正示意图；

图4是本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别装置的结构示意图；

图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

下面结合图1-图5描述本发明的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法及装置。

参照图1，本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，包括以下步骤：

步骤110、获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束的接入通道对应的各个随遇用户的轮询捕获。

具体地，本实施例设计了多波束轮询捕获策略，需强调说明的是本实施例中的波束均为宽波束。设N表示宽波束数量，每个宽波束捕获时间为M个符号。参照图2，轮询状态机产生每M个符号跳变一次的选通信号输入到波束轮询开关，控制捕获模块的输入数据在波束1~N之间进行循环选通输入，以M×N个符号时间完成一次宽波束内所有随遇接入随遇用户的轮询捕获。

步骤120、获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取所述随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息。

具体地，本实施例中的不同随遇用户到达接收机的时刻存在差异，因此不同随遇用户在捕获阶段呈现出不同的扩频码初相位，该扩频码初相位除了象征不同随遇用户到达接收机的相对时间不同外，还为多随遇用户的分离提供了依据，即通过比较同一时刻下捕获的多个相关峰，从而对相关峰对应的随遇用户进行甄别。

步骤130、基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

具体地，本实施例通过计算获取两个相关峰之间的伪码相位估计差值，判断该差值是否在三个码片以内，从而进一步对随遇用户进行甄别。甄别门限为三个码片，可根据实际情况进行调整，在此不做具体限定。

步骤140、基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

具体地，本实施例通过对甄别结果的确认，得出两个相关峰对应的随遇用户是同一随遇用户还是不同随遇用户，从而确认随遇用户占用一个接入通道还是两个接入通道。

本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，通过获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间并完成波束内的各个随遇用户的轮询捕获，然后获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息，进一步基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，最后基于伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。本发明能够对低轨卫星的接入通道对应的随遇用户进行甄别。

基于以上实施例，所述基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

根据所述捕获信息，判断所述捕获信息中的多普勒估计值是否超过预设门限；

在确定所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号，并将所述捕获序号结合捕获信息得到两个相关峰的目标捕获信息。

所述目标捕获信息包括：目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻；

所述基于所述目标捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

基于所述目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

具体地，本实施例中的相关峰的多普勒估计值超过预设门限的情况下，需要记录下该随遇用户的捕获信息。如以下公式所示：

其中，

需要说明的是，本实施例中的多普勒信息虽然为低轨卫星与地面终端间相对运动引起的真实多普勒的估计值，但在采取跨符号相干积累时的多普勒估计误差能够低于Rs/64，其中Rs为符号速率。

基于以上实施例，在确定所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号，并将所述捕获序号结合捕获信息得到两个相关峰的目标捕获信息，包括：

在所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，分别将两个相关峰对应的随遇用户拟定为第一随遇用户和第二随遇用户；

获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号对应第一随遇用户和第二随遇用户；

基于捕获序号和捕获信息得到第一随遇用户的第一目标多普勒估计值、第一目标伪码相位估计值和第一目标时刻，以及第二随遇用户的第二目标多普勒估计值、第二目标伪码相位估计值和第二目标时刻。

具体地，本实施例在多普勒估计值超过预设门限的情况下，分别将两个相关峰对 应的随遇用户拟定为第一随遇用户和第二随遇用户。然后获取第一随遇用户和第二随遇用 户的目标捕获信息，其中包括：第一目标多普勒估计值

参照图3，在

基于以上实施例，基于所述目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

基于所述第一目标时刻和第二目标时刻获取捕获时间差，基于所述捕获时间差和第一目标多普勒估计值，得到在所述捕获时间差内的伪码相位的走动估计值；

基于所述第一目标伪码相位估计值、第二目标伪码相位估计值以及伪码相位的走动估计值，获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

本实施例采用的计算方法为，首先以第一随遇用户为基准，通过以下公式计算两次捕获之间的时间差：

其中，

然后，将时间差乘以第一随遇用户的多普勒估计值，得到在捕获时间差内的伪码相位的走动估计值，如以下公式所示：

最后，将

其中，

基于以上实施例，基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道，包括：

在所述伪码相位估计差值满足不小于预设阈值的码片的情况下，确认两个随遇用户为不同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星两个不同的接入通道；

在所述伪码相位估计差值满足小于预设阈值的码片的情况下，确认两个随遇用户为相同随遇用户，确认第二随遇用户为第一随遇用户的重复随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星一个接入通道。

具体地，本实施例通过将公式（4）计算得到的两个相关峰的伪码相位估计差值与预设阈值进行比较，从而确认两个随遇用户是否为同一随遇用户。即比较二者是否在预设阈值的3个码片以内，如下所示：

若

若

基于以上实施例，在所述伪码相位估计差值满足小于预设阈值的情况下，确认两个随遇用户为相同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星的同一个接入通道之后，还包括：

根据两个相关峰对应的随遇用户占用的接入通道的判断结果，减少两个随遇用户共用的接入通道。

本实施通过对随遇用户进行甄别，然后减少两个随遇用户公用的接入通道，从而解决低轨卫星的载荷接收机有限的接入通道因同一用户因为被多次捕获而重复占用的情况。下面对本发明提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别装置进行描述，下文描述的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别装置与上文描述的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法可相互对应参照。

参照图4，本发明还提供一种低轨卫星接入通道的随遇用户甄别装置，包括：

波束捕获模块410，用于获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束内的各个随遇用户的轮询捕获；

相关峰获取模块420，用于获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，以及随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息；

差值获取模块430，用于基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值；

甄别模块440，用于基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

基于以上实施例，差值获取模块具体用于：

根据所述捕获信息，判断所述捕获信息中的多普勒估计值是否超过预设门限；

在确定所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号，并将所述捕获序号结合捕获信息得到两个相关峰的目标捕获信息。

基于以上实施例，差值获取模块具体用于：

所述目标捕获信息包括：目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻；

所述基于所述目标捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值，包括：

基于所述目标多普勒估计值、目标伪码相位估计值以及目标时刻获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

基于以上实施例，差值获取模块具体用于：

在所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，分别将两个相关峰对应的随遇用户拟定为第一随遇用户和第二随遇用户；

获取并记录第一随遇用户的第一目标多普勒估计值、第一目标伪码相位估计值和第一目标时刻，以及第二随遇用户的第二目标多普勒估计值、第二目标伪码相位估计值和第二目标时刻。

基于以上实施例，差值获取模块具体用于：

在所述捕获信息中的多普勒估计值超过预设门限的情况下，分别将两个相关峰对应的随遇用户拟定为第一随遇用户和第二随遇用户；

获取并记录捕获信息对应的两个相关峰的捕获序号对应第一随遇用户和第二随遇用户；

基于捕获序号和捕获信息得到第一随遇用户的第一目标多普勒估计值、第一目标伪码相位估计值和第一目标时刻，以及第二随遇用户的第二目标多普勒估计值、第二目标伪码相位估计值和第二目标时刻。

基于以上实施例，基于所述第一目标时刻和第二目标时刻获取捕获时间差，基于所述捕获时间差和第一目标多普勒估计值，得到在所述捕获时间差内的伪码相位的走动估计值；

基于所述第一目标伪码相位估计值、第二目标伪码相位估计值以及伪码相位的走动估计值，获取两个相关峰的伪码相位估计差值。

基于以上实施例，甄别模块具体用于：

在所述伪码相位估计差值满足不小于预设阈值的情况下，确认两个随遇用户为不同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星两个不同的接入通道；

在所述伪码相位估计差值满足小于预设阈值的情况下，确认两个随遇用户为相同随遇用户，并确定两个随遇用户占用低轨卫星的同一个接入通道。

基于以上实施例，还包括：

减少模块，用于根据两个相关峰对应的随遇用户占用的接入通道的判断结果，减少两个随遇用户共用的接入通道。

图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，该方法包括：

获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束的接入通道对应的各个随遇用户的轮询捕获；

获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取所述随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息；

基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值；

基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，该方法包括：

获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束的接入通道对应的各个随遇用户的轮询捕获；

获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取所述随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息；

基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值；

基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的低轨卫星接入通道的随遇用户甄别方法，该方法包括：

获取低轨卫星波束的波束数量和捕获时间，基于所述波束数量和捕获时间完成所述波束的接入通道对应的各个随遇用户的轮询捕获；

获取各个波束在不同时刻的多个相关峰，并获取所述随遇用户在任意两个相关峰的捕获信息；

基于两个相关峰的捕获信息获取两个相关峰的伪码相位估计差值；

基于所述伪码相位估计差值判断两个相关峰对应的随遇用户是否为不同随遇用户，并确认随遇用户占用的接入通道。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。