一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法与装置

技术领域

本发明涉及信息系统技术领域，特别是一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法与装置。

背景技术

站网设备是指由多个测控站组成的地面测控设备网络，每个站点内部署有不同类型、不同功能、不同规格的天线及其配套设备，所述的天线及配套设备称之为设备。日常使用过程中，需要将某站内或多站设备分配给目标卫星，确保卫星上行遥控、下行遥测通路畅通，能够满足卫星在轨业务运行的需求。

目前，站网设备分配主要依靠地面人员单点分析、识别，确定设备分配后，再由人操作系统下发设备控制或调度，此种运行方式存在系统过度依赖人工，面对复杂需求时人员计算压力大、出错率高，且不便于设备统筹管理等问题，存在一定风险，导致卫星位置保持操作的质量和效率较低。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法与装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法与装置，包括：

预置基础参数；

根据所述基础参数，确定筛选算法、匹配模式和匹配规则；

根据所述筛选算法、匹配模式和匹配规则，生成可用链路表，所述可用链路表用于指示目标天线；

根据定向目标任务和可用链路表，从宏程序库中调用目标宏自动实现地面站网设备定向匹配，所述目标天线属于所述地面站网设备。

可选地，所述基础参数包括卫星基础数据信息、站址基础数据信息和天线属性数据信息中的一个或多个，其中：

所述卫星基础数据信息包括以下中的至少一个：卫星标识、卫星轨道、遥测帧长、任务代号、任务代号偏移、任务代号长度、任务代号与值、帧同步字、帧同步字偏移、帧同步字长度、帧同步字与值、上行频率、下行频率、上行极化和下行极化数据；

所述站址基础数据信息包括以下中的至少一个：站址标识、站址经度、站址纬度、站址类型；

所述天线属性数据信息包括以下中的至少一个：天线标识、天线类型、方位转动范围、俯仰转动范围、极化转动范围、天线转动速率、天线口径、上行频率范围、下行频率范围、接收增益范围、输出功率范围、收发带宽、所属站址、占用标识。

可选地，所述筛选算法包括以下中的一个或多个：卫星在轨运行期间可观测地表范围算法、站址可观测空间弧段算法、天线转动覆盖区域算法和卫星信道的链路匹配算法，其中：

所述卫星在轨运行期间可观测地表范围算法根据所述卫星基础数据信息执行；

所述站址可观测空间弧段算法根据所述站址基础数据信息执行；

所述天线转动覆盖区域算法根据所述天线属性数据信息执行；

所述卫星信道链路计算算法根据所述卫星基础数据信息和所述天线属性数据信息执行。

可选地，所述匹配模式包括以下任一项：HOM模式、MOM模式和LOM模式。

可选地，所述匹配规则包括：初筛规则和综合规则，其中：

所述初筛规则具体包括：天线类型为At，频率范围为Fr，设置条件A＝{At&&Fr}，其中，过顶天线At＝OA，全动天线At＝FA，限动天线At＝LA；2

选择HOM模式，设置条件A1＝{LA&&c}或A2＝{LA&&ku}或A3＝{LA&&ka}；

选择MOM模式，设置条件A4＝{FA&&c}或A5＝{FA&&ku}或A6＝{FA&&ka}；

选择LOM模式，设置条件A7＝{OA&&s}或A8＝{OA&&x}或A9＝{OA&&ka}；

所述综合规则具体包括：上行能力比对、和下行能力比对和时效比对，其中：

所述上行能力比对包括地面天线EIRP，卫星接收通量密度和接收机余量；

所述下行能力比对包括地面接收机功率谱密度、地面天线G/T值、载波恢复余量、遥测解调余量；

所述时效比对包括天线转动速率、天线转动角度差值、极化方式。

可选地，所述综合规则满足以下至少一项：

所述地面天线EIRP对应的权重大于所述遥测解调余量对应的权重；

所述接收机余量对应的权重大于所述遥测解调余量对应的权重；

所述地面天线G/T值大于所述遥测解调余量对应的权重；

所述遥测解调余量对应的权重大于所述天线转动角度差值对应的权重；

所述天线转动角度差值对应的权重大于所述卫星接收通量密度对应的权重；

所述天线转动角度差值对应的权重大于所述地面接收机功率谱密度对应的权重；

所述天线转动角度差值对应的权重大于所述载波恢复余量对应的权重；

所述天线转动角度差值对应的权重大于所述天线转动速率对应的权重；

所述极化方式对应的权重为最小权重。

可选地，所述目标天线通过目标链路编号指示，所述链路编号的格式为：由16位16进制数据组成的编号，01位置指示站序号，02～03位置指示链路序号，04位置指示发射极化+接收极化，05位置指示在线PA，06位置指示在线UC，07位置指示在线DC，08位置指示在线LNA，09位置指示链路天线下标，10～16位置为保留位置。

可选地，所述可用链路表包括以下至少一项：卫星ID、链路编号、基带IP、基带端口号、基带板卡、遥控遥测标志位、模式标志位、链路通断标志位、遥控指令ID和强制模式。

可选地，所述宏程序库包括以下中的至少一项：天线控制宏、射频设备控制宏、中频设备控制宏和基带设备控制宏；

所述天线控制宏，用于完成对天线控制单元ACU的方位、俯仰、转速、停转、启动、到位监测和到位后控制；

所述射频设备控制宏，用于完成KPA、UC、DC、LNA设备在线状态、参数及输入输出端口开启或关闭控制；

所述中频设备控制宏，用于完成矩阵、时统设备在线状态、参数及输入输出端口开启或关闭控制；

所述基带设备控制宏，用于完成基带设备在线状态、参数及输入输出端口开启或关闭控制。

第二方面，提供了一种自动实现地面站网设备定向匹配的装置，包括匹配算法单元和数据接口单元，其中：

所述匹配算法单元，用于根据基础参数完成目标匹配的计算，包括计算卫星在轨运行期间可观测地表范围、站址可观测弧算法、天线转动覆盖区域和卫星信道的链路，计算结果上报至数据接口单元；

所述数据接口单元，用于读取预置基础参数，根据定向匹配目标将数据分发至匹配算法单元，当匹配算法单元完成计算后，由数据接口单元接收，并将匹配算法单元上报的计算结果数据进行排序处理，并存入可用链路表，所述可用链路表用于指示目标天线。

可选地，此过程需通过调用数据接口，包括通信接口规格的类型、接口状态、数据参数、数据格式和数据写入速率等。

可选地，所述数据接口单元包括：数据调用子单元、数据转发子单元和数据处理子单元，其中：

数据调用子单元，用于调用接口规格和接口通信协议，接口规格包括类型、通信数据，接口通信协议包括：模块间能够传递的数据点和数据点包含数据内容；

数据转发子单元，为算法模块读写相关数据提供数据转发通路，包括，用于实施显示设备状态与匹配执行情况、算法模块计算后的数据读取和写入数据库；

数据处理子单元，根据所述卫星在轨运行期间可观测地表范围算法、站址可观测弧段算法、天线转动覆盖区域算法和设备性能适配卫星信道的链路匹配算法，计算得到匹配筛选结果。

可选地，所述数据接口单元还用于，当接收目标任务请求后，通过调用预置基础参数、算法和规则，获得可用链路表，根据所述得到的可用链路表，基于Python语言构建的宏程序库中，按照预设的综合规则对可用设备赋分，按分值大小排序，选定最终控制目标和相匹配的宏程序，自动实现地面站网设备的定向匹配。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明实施例提供的基于一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法与装置，适用于多类型地面站设备统一化管理建设，可实现根据设置卫星基本数据、站网基本数据和天线属性数据，基于Python平台，将卫星可见覆盖范围计算方法、站址可见弧段范围计算方法、天线可见弧段范围计算方法和数据转发计算算法模块化，当执行设备匹配任务操作时，可直接调用所需模块，通过可视化图形模块呈现设备匹配过程，能够最小化地面人工操作任务和工作量，提高了工作的质量和效率，同时能够实现设备匹配过程中自主判读、识别，减少了人为失误与计算错误，提高了设备配置运行的安全性。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法的步骤示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种链路编号示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种自动实现地面站网设备定向匹配的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法的步骤示意图，如图1所示，该基于实现站网卫星测控设备自动适配方法可以包括以下步骤：

步骤101：预置基础参数。

在本发明实施例中，首先，需要预置基础参数，可以包括：卫星基础数据、站址基础数据和天线属性数据，天线属性数据中包含了站网设备实时状态数据。

上述步骤101可以包括：

子步骤A1：根据卫星基础数据：需要设置或获取包括：卫星标识、卫星轨道、遥测帧长、任务代号、任务代号偏移、任务代号与值、帧同步字、帧同步字偏移、帧同步字长度、帧同步字与值、上行频率、下行频率、上行极化和下行极化数据；

子步骤A2：根据站址基础数据：需要设置或获取包括：站址标识、站址经度、站址纬度、站址类型；

子步骤A3：根据站址基础数据：需要设置或获取包括：天线标识、方位转动范围、俯仰转动范围、极化转动范围、天线口径、上行频率范围、下行频率范围、最大信号衰减能力、最大功率输出能力、所属站址、占用标识。

卫星基础数据可按照如下表设计：

卫星标识使用字符数据类型，按照字母加数字组合表示当前卫星编号。

卫星轨道使用浮点数据类型，记录卫星定点位置或轨道坐标。

遥测帧长使用整型数据类型，不同卫星配置对应的遥测帧长，用于系统解析遥测数据使用。

任务代号使用整型数据类型，配置特定的任务名称，用于系统解析遥测数据，识别卫星ID使用。

任务代号偏移使用长整型数据类型，用于标识任务代号在遥测源码中左右位移长度，左为负，右为正。

任务代号长度使用整型数据类型，用于表示任务代号在遥测源码中的长度。

任务代号与值使用长整型数据类型，用于二进制数据类型中保留有效数据位。

帧同步字使用长整型数据类型，卫星特定遥测同步帧可识别的有效数据内容。

帧同步子偏移使用长整型数据类型，卫星特定遥测同步帧可识别的有效数据为在遥测源码中左右位移长度，左为负，右为正。

帧同步字长使用整型数据类型，卫星特定遥测同步帧可识别的有效数据有效位数。

帧同步字与值使用长整型数据类型，用于二进制数据类型中保留有效数据位。

下行频点使用浮点数据类型，记录由地面设备至卫星上行通道使用频率值。

下行极化使用浮点数据类型，记录由卫星至地面设备下行通道使用通道极化方式。

上行频点使用浮点数据类型，记录由卫星至地面设备上行通道使用频率值。

上行极化使用浮点数据类型，记录由卫星至地面设备上行通道使用通道极化方式。

站址基础数据可按照如下表设计：

站址标识使用字符数据类型，按照字母加数字组合表示当前站址编号。

站址经度使用浮点数据类型，记录站址在地球坐标系中经度坐标。

站址纬度使用浮点数据类型，记录站址在地球坐标系中纬度坐标。

站址类型使用整型数据类型，记录站址类型01代表自管站、02代表和作站、03代表代管站、04代表无人值守站。

天线属性数据可按照如下表设计：

设备标识使用字符数据类型，按照字母加数字组合表示设备唯一代号。

方位转动范围使用浮点数据类型，记录天线方位角能够转动的最大范围值。

俯仰转动范围使用浮点数据类型，记录天线俯仰角能够转动的最大范围值。

极化转动范围使用浮点数据类型，记录天线极化角能够转动的最大范围值。

天线口径、使用整型数据类型，表征天线反射面直径。

上行频率范围使用浮点数据类型，记录上行通道频率有效最大范围值。

下行频率范围使用浮点数据类型，记录下行通道频率有效最大范围值。

接收增益范围使用整型数据类型，记录下行通道接收信号最佳增益效果。

输出功率范围使用浮点数据类型，记录上行通道输出功率的有效最大范围值。

所属站址使用字符数据类型，按照字母加数字组合表示当前站址编号。

占用标识使用整型数据类型，00为空闲，01位占用。

可选地，如采用预置方式预置参数数据信息，需要调用数据接口单元，按照格式要求，数据类型完成数据预置。

在预置得到需要的基础参数信息之后，执行步骤102。

步骤102：根据基础参数，确定筛选算法、匹配模式和匹配规则。

在预置得到确定筛选算法、匹配模式和匹配规则，上述步骤102可以包括：

子步骤A1：卫星和站网设备信息中卫星基础数据内容，设计得到卫星在轨运行期间可观测地表范围算法；具体地，根据卫星和站网设备信息中卫星基础数据内容，使用卫星轨道位置、高度、卫星方位角度、卫星俯仰角度以及卫星偏置角度，得到以卫星为主体，在单位时间内可观测到地球表面范围。

子步骤A2：卫星和站网设备信息中站址基础数据内容，设计得到站址可观测空间弧段算法；具体地，根据卫星和站网设备信息中站址基础数据内容，使用站址经度坐标、站址纬度坐标，卫星轨道位置，得到以站址为主体，在单位时间内可观测到空间范围。

子步骤A3：卫星和站网设备信息中天线属性数据内容，设计得到天线转动覆盖区域算法；具体地，根据卫星和站网设备信息中天线属性数据内容，使用方位转动范围、俯仰转动范围，天线零值角度，得到以天线为主体，在单位时间内可观测空间范围。

子步骤A4：卫星和站网设备信息中卫星基础数据和天线基础数据内容，设计得到卫星信道的链路计算算法；具体地，根据卫星和站网设备信息中卫星基础数据和天线基础数据内容，使用地面天线的接收极化、发射极化、上行通道链路带宽范围、下行通道带宽范围，天线增益能力，空间与地面链路损耗与值、卫星的接收极化和发射极化，得到能够满足星地业务正常运行的链路。

子步骤A5：匹配模式包括：HOM模式、MOM模式和LOM模式；

子步骤A6：匹配规则包括：初筛规则和综合规则。

在初筛规则中，天线类型为At，频率范围为Fr，设置条件A＝{At&&Fr}，其中，过顶天线At＝OA，全动天线At＝FA，限动天线At＝LA；2

选择HOM模式，设置条件A1＝{LA&&c}或A2＝{LA&&ku}或A3＝{LA&&ka}。

选择MOM模式，设置条件A4＝{FA&&c}或A5＝{FA&&ku}或A6＝{FA&&ka}。

选择LOM模式，设置条件A7＝{OA&&s}或A8＝{OA&&x}或A9＝{OA&&ka}。

假设确定匹配模式为HOM模式，则条件可以是：限动天线，Fr取值范围为4

假设确定匹配模式为MOM模式，则条件可以是：全动天线，Fr取值范围为4

假设确定匹配模式为LOM模式，则条件可以是：过顶天线，Fr取值范围为2

综合规则包括：上行能力比对、下行能力比对和时效比对。

上行能力比对，其内容包括地面天线EIRP，卫星接收通量密度和接收机余量。地面天线EIRP，通过使用上行最高频点，星地距离为L，光速c，波长λ，地面天线增益EIRP

下行能力比对，其内容包括地面接收机功率谱密度、地面天线G/T值、载波恢复余量、遥测解调余量。地面接收机功率谱密度，通过卫星的值为EIRP

时效比对，其内容包括天线转动速率、天线转动角度差值、极化方式。天线转动速率，通过实际输出的Eb/N0，遥测解调需要的最小Eb/N0，综合计算。天线转动角度差值，通过实际输出的Eb/N0，遥测解调需要的最小Eb/N0，综合计算。通过对比天线转动速率为RT，天线目标角度与当前角度差值大小AD和天线与卫星收发极化匹配。

在根据基础参数，确定筛选算法、匹配模式和匹配规则之后，执行步骤103。

步骤103：根据筛选算法、匹配模式和匹配规则，构建匹配算法单元和数据接口单元。

在根据基础参数，确定筛选算法、匹配模式和匹配规则之后，则可以根据筛选算法、匹配模式和匹配规则，构建匹配算法单元和数据接口单元。

匹配算法单元，用于根据基础参数完成目标匹配的计算，包括计算卫星在轨运行期间可观测地表范围、站址可观测弧算法、天线转动覆盖区域和卫星信道的链路。计算结果已上报至数据接口单元；

数据接口单元，用于读取预置基础参数，根据定向匹配目标将数据分发至匹配算法单元，当匹配算法单元完成计算后，由数据接口单元接收，并将匹配算法单元上报的计算结果数据进行排序处理，并存入可用链路表。此过程需通过调用数据接口，包括通信接口规格的类型、接口状态、数据参数、数据格式和数据写入速率等。

生成可用链路表，包括通过对初筛规则和综合规则计算结果进行排序，其中：

初筛结果作为综合筛选设备范围依据，不纳入赋分部分；仅对综合筛选按照如下表格内容进行赋分，要求每项不能低于项内平均分，且满分大于70的将纳入可用链路表，分值分配如下：

可选的，根据可用链路表，按照16位16进制(长整形)数据生成一组链路编号，结构如图2。链路编号可以指示目标天线。

在构建匹配算法单元和数据接口单元之后，执行步骤104。

步骤104：根据匹配算法单元和数据接口单元，生成可用链路表，并基于Python语言构建宏程序库。

在构建匹配算法单元和数据接口单元之后，可以根据匹配算法单元和数据接口单元，生成可用链路表，并基于Python语言构建宏程序库。

可用链路表中数据为已排序的可用设备数据信息，确定了包括卫星ID、链路编号、基带IP、基带端口号、基带板卡、遥控遥测标志位、模式标志位、链路通断标志位、遥控指令ID和强制模式，其中，链路编号内容包括：保留位、天线标识、在线LNA、在线DC、在线UC、在线PA、发射极化、接收极化和站址编号。

通过确定的可用数据表信息，为每条可用链路数据构建宏程序，包括天线控制单元、跟踪接收机、高功率放大器、上下变频器、矩阵、时统、基带设备。并根据基础参数数据，完成宏控制命令赋值，包括天线方位俯仰角度、极化角度、极化模式、上下行频率、跟踪频率、矩阵开关位置、时统数据通断、基带参数配置。

可选地，基于Python语言构建宏程序库，包括：

根据天线控制宏，用于完成对天线控制单元ACU的方位、俯仰、转速、停转、启动、到位监测和到位后控制；

根据射频设备控制宏，用于完成KPA、UC、DC、LNA设备在线状态、参数及输入输出端口开启或关闭控制；

根据中频设备控制宏，用于完成矩阵、时统设备在线状态、参数及输入输出端口开启或关闭控制；

根据基带设备控制宏，用于完成基带设备在线状态、参数及输入输出端口开启或关闭控制。

在生成可用链路表，并基于Python语言构建宏程序库之后，执行步骤105。

步骤105：根据定向目标任务和可用链路表，从宏程序库中调用目标宏自动实现地面站网设备定向匹配。

在本发明实施例的一种具体实现中，目标卫星测控任务为系统输入的需要使用地面设备指向的目标卫星，作为输入的卫星基础数据。

在获取基础数据后，通过已生成的可用链路表中自动选择系统认定最优结果，并读取链路代号数据后，向宏程序库发出调用宏程序请求；

宏程序库接收到调用请求后，按照链路代号，将已有宏程序加载之系统内存。

实施例二

参照图2，示出了本发明实施例提供的一种自动实现地面站网设备定向匹配的装置的结构示意图，如图2所示，该一种自动实现地面站网设备定向匹配的装置可以包括如下单元：

匹配算法单元201，根据获取的目标任务参数和基础数据参数，通过卫星在轨运行期间可观测地表范围算法、站址可观测空间弧段算法、天线转动覆盖区域算法、卫星信道的链路匹配算法，得到满足要求的链路信息数据，并上报至数据接口单元；

数据接口单元202，用于读取预置基础参数，更具定向匹配目标将数据分发至匹配算法单元，当匹配算法单元完成计算后，由数据接口单元接收，并将匹配算法单元上报的计算结果数据进行排序处理，并存入可用链路表。此过程需通过调用数据接口，包括通信接口规格的类型、接口状态、数据参数、数据格式和数据写入速率等。

可选地，匹配算法单元包括：

卫星在轨运行期间可观测地表范围算法，用于根据卫星轨道位置、高度、卫星方位角度、卫星俯仰角度以及卫星偏置角度，得到以卫星为主体，在单位时间内可观测到地球表面范围。

站址可观测空间弧段算法，用于根据站址经度坐标、站址纬度坐标，卫星轨道位置，得到以站址为主体，在单位时间内可观测到空间范围。

天线转动覆盖区域算法、用于根据方位转动范围、俯仰转动范围，天线零值角度，得到以天线为主体，在单位时间内可观测空间范围。

卫星信道的链路匹配，用于根据地面天线的接收极化、发射极化、上行通道链路带宽范围、下行通道带宽范围，天线增益能力，空间与地面链路损耗与值、卫星的接收极化和发射极化，得到能够满足星地业务正常运行的匹配链路。

可选地，数据接口单元包括：

数据调用子单元，用于调用接口规格和接口通信协议，接口规格包括类型、通信数据，接口通信协议包括：模块间能够传递的数据点和数据点包含数据内容；

数据转发子单元，为算法模块读写相关数据提供数据转发通路，包括，用于实施显示设备状态与匹配执行情况、算法模块计算后的数据读取和写入数据库；

数据处理子单元，根据卫星在轨运行期间可观测地表范围算法、站址可观测弧段算法、天线转动覆盖区域算法和设备性能适配卫星信道的链路匹配算法，计算得到可用链接排序结果；

可用链路表202，用于装载已完成排序的可用链路，此表与基于Python构建的宏程序库监理对应关联，当系统选定可用链路表信息后，可一并调用关联的宏程序。

本发明实施例提供的基于一种自动实现地面站网设备定向匹配的方法与装置，适用于多类型地面站设备统一化管理建设，通过本发明筛选算法、匹配模式和匹配规则，构建的匹配算法单元和数据接口单元，将预置的卫星基本数据、站网基本数据和天线属性数据，根据目标定向任务，生成可用链路表，表中信息与目标任务快速、精准匹配，并与基于Python平台构建的宏程序库建立关联。当执行设备匹配任务操作时，根据定向目标任务和可用链路表，从宏程序库中调用目标宏自动实现地面站网设备定向匹配。能够最小化地面人工操作任务和工作量，提高了工作的质量和效率，同时能够实现设备匹配过程中自主判读、识别，减少了人为失误与计算错误，提高了设备配置运行的安全性。

本申请具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。因此，本领域技术人员应当理解，仍然对本申请进行修改或者等同替换；而一切不脱离本申请的精神和技术实质的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请专利的保护范围中。