卫星自动变轨检测方法、装置、电子设备及存储介质

1.本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种卫星自动变轨检测方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.互联网正在实现从地球到太空的巨大技术飞跃。卫星星座的飞速发展为全球用户的互联网连接提供了便利。目前，spacex的starlink是运行中的最大的近地轨道(low earth orbit,leo)卫星巨型星座，已在轨道上部署了3000颗卫星，并计划在近期内部署上万颗卫星。它将宽带互联网服务扩展到地面网络无法到达的偏远地区。
3.相关技术可知，卫星在恶劣、拥挤和高速移动的空间环境中运行。为了避免卫星发生碰撞，需要掌握卫星所处的轨道情况，并及时进行轨道机动。因此，当前寻找一种能够自动检测卫星变轨行为的方法成为研究热点。


技术实现要素：

4.本发明提供一种卫星自动变轨检测方法、装置、电子设备及存储介质，实现能够自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。
5.本发明提供一种卫星自动变轨检测方法，所述方法包括：基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。
6.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，所述基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型，具体包括：基于所述预测位置和所述真实位置，确定位置差异；在所述位置差异小于或等于差异阈值的情况下，确定所述卫星的自动变轨类型为轨道保持变轨。
7.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，所述基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型，具体包括：基于所述预测位置和所述真实位置，确定位置差异；在所述位置差异大于差异阈值的情况下，获取首次所述位置差异大于差异阈值所对应的目标时刻，以及获取与所述卫星对应的交会报告的交会时间点；基于所述交会时间点和所述目标时刻，确定时间点差；在所述时间点差小于或等于时间点差阈值的情况下，确定所述卫星的自动变轨类型为碰撞避免变轨。
8.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，所述基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型，具体包括：基于所述预测位置和所述真实位置，确定位置差异；在所述位置差异大于差异阈值的情况下，获取所述位置差异大于差异阈值的情况所对应的持续时长；在所述持续时长大于或等于时长阈值的情况下，确定所述卫星的自动变轨类型为轨道面间变轨。
9.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，所述预测位置为多个时刻下所述
卫星在正常运行情况下的预测位置的平均值；所述真实位置为多个时刻下所述卫星的真实位置的平均值。
10.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，所述卫星为巨型星座网络中的卫星；在所述确定所述卫星的自动变轨类型之后，所述方法还包括：获取所述巨型星座网络中的各所述卫星在发生与所述自动变轨类型对应的自动变轨情况下的轨道倾角、半长轴和升交点赤经；基于所述轨道倾角、所述半长轴和所述升交点赤经，将各所述卫星进行轨道面划分；基于所述升交点赤经，对处于同一轨道面的卫星进行分组，得到按照第一顺序排列的多组卫星；获取所述卫星的星下点经度，并基于所述星下点经度对各组内的卫星进行排序，得到在各组内按照第二顺序排列的卫星；将任一所述卫星分别与处于同一轨道面的两颗相邻卫星，以及与相邻两个轨道面的两个相邻卫星进行连接，得到更新卫星网络拓扑。
11.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，在所述得到更新卫星网络拓扑之后，所述方法还包括：基于所述卫星的用户分布，模拟用户间通信；基于所述用户间通信，按照预设路由策略评估所述更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，其中，所述网络可靠性特征为用于表征所述更新卫星网络拓扑具备在预设条件下完成预设功能的网络特征。
12.根据本发明提供的一种卫星自动变轨检测方法，在所述得到更新卫星网络拓扑之后，所述方法还包括：获取在预设时长内的多个时隙下的更新卫星网络拓扑；基于所述卫星的用户分布，模拟用户间通信；基于所述用户间通信，按照预设路由策略依次评估多个时隙下的更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，得到按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征；基于所述按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征，确定所述更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的动态演化进程。
13.本发明还提供一种卫星自动变轨检测装置，所述装置包括：预测模块，用于基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取模块，用于获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；确定模块，用于基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。
14.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的卫星自动变轨检测方法。
15.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的卫星自动变轨检测方法。
16.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的卫星自动变轨检测方法。
17.本发明提供的卫星自动变轨检测方法、装置、电子设备及存储介质，基于轨道传播模型，预测卫星在正常运行情况下的预测位置；并获取卫星的与预测位置存在时间对应关系的真实位置；基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型。从而能够自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。
附图说明
18.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。
19.图1是当前的卫星所处太空环境的示意图；
20.图2是本发明提供的卫星自动变轨检测方法的流程示意图；
21.图3是本发明提供基于预测位置和真实位置之间存在的位置差异识别卫星自动变轨行为的示意图；
22.图4是本发明提供的基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的流程示意图之一；
23.图5是本发明提供的基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的流程示意图之二；
24.图6是本发明提供的基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的流程示意图之三；
25.图7是本发明提供的构建更新卫星网络拓扑的流程示意图；
26.图8是本发明提供的更新卫星网络拓扑的结构示意图；
27.图9是本发明提供的评估更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的流程示意图；
28.图10是本发明提供的卫星自动变轨检测装置的结构示意图；
29.图11是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
30.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。
31.相关技术可知，巨型星座网络是指由超过预设数量的卫星组成的网络。其中，预设数量可以是100个，预设数量还可以根据实际情况进行调整。其中，巨型星座网络中的卫星面临着太阳/月球活动、由于地球扁率造成的长期变化、热波动和来自太空的辐射。此外，卫星经常被密集、高速移动的空间碎片和第三方卫星包围。如图1所示，目前在近地轨道约有27000块空间碎片，而来自巨型星座的成千上万颗卫星的部署将进一步加剧轨道拥挤程度。因此，卫星面临着诸如物理碰撞、分裂成更多太空垃圾和潜在级联碰撞的高风险。为了对抗这些风险，卫星运营商必须感知太空情况，校准卫星轨道，并在必要时通过卫星轨道机动避免碰撞。在卫星运行中，自动检测卫星变轨行为变得尤为重要。
32.本发明提供的卫星自动变轨检测方法，可以自动检测卫星的自动变轨行为，并可以评估卫星变轨行为对卫星网络的网络性能影响。
33.图2是本发明提供的卫星自动变轨检测方法的流程示意图。
34.为了进一步介绍本发明提供的卫星自动变轨检测方法，下面将结合图2进行说明。
35.在本发明一示例性实施例中，结合图2可知，卫星自动变轨检测方法可以包括步骤210至步骤230，下面将分别介绍各步骤。
36.在步骤210中，基于轨道传播模型，预测卫星在正常运行情况下的预测位置。
37.在一种实施例中，轨道传播模型包括但不限于sgp4轨道传播模型、hpop轨道传播
模型和j4轨道传播模型。
38.在一实施例中，对于一系列卫星轨道信息{x1，x2，
…
，xn，
…
}，可以利用轨道传播模型基于前一时刻的卫星轨道信息xn去预测下一时刻的卫星轨道信息其中，卫星轨道信息可以是表征卫星位置的信息。在一示例中，卫星轨道信息指任何能够表示空间中卫星所处位置的坐标、方位等。
39.需要说明的是，卫星在正常运行情况下是指卫星不发生自动变轨的情况下，抑或是理想运行情况下。
40.在步骤220中，获取卫星的真实位置，其中，预测位置与真实位置存在时间上的对应关系。
41.在步骤230中，基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型。
42.在一种实施例中，可以获取卫星的真实位置x
n+1
。其中，真实位置和预测位置存在时间上的对应关系，例如真实位置是在a时隙下的真实位置，对应的预测位置也是在a时隙下的预测位置。进一步的，可以根据具有时间对应关系的预测位置和真实位置来确定卫星的自动变轨类型，从而可以自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。
43.由于轨道参数的自然波动、运行时观测的不准确性和轨道传播模型的偏差，为了提高卫星的变轨行为判断的准确性，将基于一系列的预测位置得到最终的预测位置，以及基于一系列的真实位置得到最终的真实位置。
44.在本发明又一示例性实施例中，预测位置为多个时刻下卫星在正常运行情况下的预测位置的平均值；真实位置为多个时刻下卫星的真实位置的平均值。
45.在一示例中，可以获取卫星在连续k个时刻(k可为任意值)的真实位置{xn,x
n+1
,
…
,x
n+k
}和预测位置在应用过程中，可以将xn,x
n+1
,
…
,x
n+k
的平均值作为最终的真实位置将的平均值作为最终的预测位置
46.在又一示例中，可以基于最终的预测位置和最终的真实位置确定卫星的自动变轨类型。
47.本发明提供的卫星自动变轨检测方法，基于轨道传播模型，预测卫星在正常运行情况下的预测位置；并获取卫星的与预测位置存在时间对应关系的真实位置；基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型。从而能够自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。
48.图3是本发明提供基于预测位置和真实位置之间存在的位置差异识别卫星自动变轨行为的示意图。
49.结合图3可知，还可以根据真实轨道和预测轨道的轨道高度(可以对应卫星的位置信息)判断卫星自动变轨行为。在δx≥δ(δ卫星轨道波动导致的位置偏移，通常δ《1km)，其中，表示卫星存在自动变轨行为。当δx＜δ时，表示卫星不存在自动变轨行为，为轨道保持变轨。
50.图4是本发明提供的基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的流程示意图之一。
51.下面将结合图4对基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的过程进
行说明。
52.在本发明一示例性实施例中，结合图4可知，基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型可以包括步骤410和步骤420，下面将分别介绍各步骤。
53.在步骤410中，基于预测位置和真实位置，确定位置差异。
54.在步骤420中，在位置差异小于或等于差异阈值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为轨道保持变轨。
55.继续以前文所述的实施例为例进行说明，可以基于预测位置和真实位置确定位置差异进一步的，在位置差异小于或等于差异阈值的情况下，例如，δx≤δ，确定卫星的自动变轨类型为轨道保持变轨。其中，轨道保持变轨是卫星为了对抗因大气阻力导致的轨道不断衰减而执行的变轨行为。这类变轨的特征即为是轨道高度维持在一个稳定的范围内。
56.在又一实施例中，对于巨型星座网络中的每一卫星，其中，卫星编号为{
…
,i,i+1,
…
,j-1,j,
…
}，对于每颗卫星i，若其基于最新轨道信息的预测位置与真实位置没有明显差异，即δx≤δ，则认为是轨道保持变轨。
57.图5是本发明提供的基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的流程示意图之二。
58.下面将结合图5对基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的过程进行说明。
59.在本发明一示例性实施例中，结合图5可知，基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型可以包括步骤510至步骤540，下面将分别介绍各步骤。
60.在步骤510中，基于预测位置和真实位置，确定位置差异。
61.在步骤520中，在位置差异大于差异阈值的情况下，获取首次位置差异大于差异阈值所对应的目标时刻，以及获取与卫星对应的交会报告的交会时间点。
62.继续以前文所述的实施例为例进行说明，可以基于预测位置和真实位置确定位置差异进一步的，在位置差异大于差异阈值的情况下，例如，δx＞δ，可以继续获取首次出现的位置差异大于差异阈值的情况所对应的目标时刻，换句话说，获取卫星i首次出现的位置差异大于差异阈值时所对应的目标时刻timei，以及获取其对应的交会报告中的交会时间点tcai。
63.在又一实施例中，若δx＞δ(δ为卫星轨道波动导致的位置偏移，通常δ《1km)则认为二者之间的差异超过正常轨道波动。可以将存在差异超过正常轨道波动的时间段n至n+k-1视为卫星执行自动变轨行为的时间段，对应的位置差异视为卫星在时刻n至n+k-1期间所执行的卫星自动变轨行为。
64.在步骤530中，基于交会时间点和目标时刻，确定时间点差。
65.在步骤540中，在时间点差小于或等于时间点差阈值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为碰撞避免变轨。
66.在一种实施例中，可以基于交会时间点tcai和目标时刻timei，确定时间点差tca
i-timei。在时间点差小于或等于时间点差阈值的情况下，或者θ1≤tca
i-timei≤θ2，其中，θ1,θ2根据实际情况确定，则可以确定卫星的自动变轨类型为碰撞避免变轨。
67.其中，碰撞避免变轨是卫星为了避免与其他空间物体发生碰撞而执行的变轨，该类变轨行为的特征在于，卫星的轨道高度会出现波动，并且该类变轨执行的时间将会在碰撞事件发生前出现，例如可以在碰撞事件发生前的前12个小时左右出现。
68.图6是本发明提供的基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的流程示意图之三。
69.下面将结合图6对另一种基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型的过程进行说明。
70.在本发明一示例性实施例中，结合图6可知，基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型可以包括步骤610至步骤630，下面将分别介绍各步骤。
71.在步骤610中，基于预测位置和真实位置，确定位置差异。
72.在步骤620中，在位置差异大于差异阈值的情况下，获取位置差异大于差异阈值的情况所对应的持续时长。
73.在步骤630中，在持续时长大于或等于时长阈值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为轨道面间变轨。
74.继续以前文所述的实施例为例进行说明，可以基于预测位置和真实位置确定位置差异进一步的，在位置差异大于差异阈值的情况下，例如，δx＞δ，可以获取位置差异大于差异阈值的情况所对应的持续时长，换句话说，获取卫星i执行自动变轨行为的时间。若卫星的变轨幅度δx＞δ且变轨持续时长大于预设值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为轨道面间变轨。
75.在又一实施例中，还可以获取卫星i执行自动驾驶行为期间的连续k个时刻的位置{xn,x
n+1
,
…
,x
n+k
}，进一步的，可以基于卫星i的x
n+j
，确定对应的轨道高度axis
n+j
。若其中，axis
n+j
便是在n+j时刻的卫星的轨道高度，可以根据实际情况确定，j＝0,1,2,
…
,k，则可以认为卫星执行轨道面间变轨。需要说明的是，卫星的轨道高度可以与轨道的半长轴相对应。
76.其中，轨道面间变轨的特征在于卫星会将其轨道高度调整至另一水平并持续较长时间。
77.通过前述实施例，可以自动、准确判断出卫星的自动变轨类型，从而能够自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。
78.图7是本发明提供的构建更新卫星网络拓扑的流程示意图。
79.为了进一步介绍本发明提供的构建更新卫星网络拓扑的过程，下面将结合图7进行说明。
80.在本发明一示例性实施例中，卫星为巨型星座网络中的卫星。结合图7可知，构建更新卫星网络拓扑可以包括步骤710至步骤750，下面将分别介绍各步骤。
81.在步骤710中，获取巨型星座网络中的各卫星在发生与自动变轨类型对应的自动变轨情况下的轨道倾角、半长轴和升交点赤经。
82.在步骤720中，基于轨道倾角、半长轴和升交点赤经，将各卫星进行轨道面划分。
83.在一种实施例中，针对巨型星座网络中的每一个卫星，可以获取该卫星在发生与自动变轨类型对应的自动变轨情况下得到的轨道倾角inci、半长轴axisi和升交点赤经
raani。
84.进一步的，基于轨道倾角inci、半长轴axisi和升交点赤经raani对卫星进行分组，区分卫星所处轨道面。在一示例中，当两个卫星的轨道倾角inci、半长轴axisi和升交点赤经raani均相等时，说明这两个卫星处于同一轨道面。
85.在步骤730中，基于升交点赤经，对处于同一轨道面的卫星进行分组，得到按照第一顺序排列的多组卫星。
86.在又一种实施例中，可以根据卫星的升交点赤经raani对处于同一轨道面的卫星分组，每δ
°
为一组，共划分为360/δ
°
组轨道，得到了按照第一顺序排列的多组轨道上的卫星。
87.在步骤740中，获取卫星的星下点经度，并基于星下点经度对各组内的卫星进行排序，得到在各组内按照第二顺序排列的卫星。
88.在又一种实施例中，可以利用轨道传播模型基于卫星轨道信息获得星下点经度loni。并根据卫星的星下点经度loni的大小顺序对每组轨道内的卫星排序，得到在各组内按照第二顺序排列的卫星。
89.在步骤750中，将任一卫星分别与处于同一轨道面的两颗相邻卫星，以及与相邻两个轨道面的两个相邻卫星进行连接，得到更新卫星网络拓扑。
90.通过前述的步骤730和步骤740，已经将卫星按照对应的位置分布至轨道面的对应位置。换句话说，通过前述的步骤730和步骤740，可以确定各个卫星的具体位置。
91.进一步的，可以基于网格卫星网络拓扑方式，使每颗卫星连接到其最近的同轨道(轨道内)和异轨道(轨道间)的四个邻居。换句话说，根据卫星的星下点经度loni的大小顺序对每组轨道内的卫星排序，轨道gi内的每颗卫星i分别与其同轨道的两颗相邻卫星与相邻轨道g
(i+1)mod(360/δ
°
)
和g
(i-1)mod(360/δ
°
)
的相邻卫星连接，从而可以形成更新卫星网络拓扑。可以理解的是，更新卫星网络拓扑是基于卫星自动变轨后的参数更新得到的卫星网络拓扑。其中，图8示出了更新卫星网络拓扑的结构。在本实施例中，通过构建更新卫星网络拓扑，可以判断卫星变轨对卫星网络拓扑的网络性能的影响。
92.下面将结合下述实施例对评估卫星网络拓扑的网络性能的过程进行说明。
93.在本发明又一示例性实施例中，继续以图7所述的实施例为例进行说明，在得到更新卫星网络拓扑之后，卫星自动变轨检测方法还可以包括以下步骤：
94.基于卫星的用户分布，模拟用户间通信；
95.基于用户间通信，按照预设路由策略评估更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，其中，网络可靠性特征为用于表征更新卫星网络拓扑具备在预设条件下完成预设功能的网络特征。
96.在一种实施例中，可以模拟网络中用户对或卫星节点对之间交互。在一示例中，可以模拟全网所有卫星节点均存在两两通信需求、模拟全网部分卫星节点之间存在通信需求、基于卫星的用户分布模拟用户间交互，基于前述交互(对应用户分布)模拟全部或部分用户间存在通信。其中，卫星的用户分布包括但不限于卫星星座的真实用户分布、基于gdp或人口分布模拟生成的卫星用户分布、基于全球流量分布生成的卫星用户分布等。
97.在又一种实施例中，可以基于用户间通信，按照预设路由策略评估所述更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征。其中，预设路由策略可以包括但不限于基于延迟的最短路径
路由、基于跳数的最短路径路由、非最短路径路由算法等。网络可靠性特征包括但不限于连通性和抗毁性。其中，连通性包括全网可用链路、全网不可达节点对等；抗毁性包括关键链路或瓶颈链路等。
98.在又一实施例中，在评估更新卫星网络拓扑的连通性的过程中，可以基于动态识别的卫星网络拓扑(更新卫星网络拓扑)，统计全网可用链路数量，其中可用链路是指两颗卫星节点之间的星间链路。并在模拟全网全部卫星节点之间均存在通信需求的情况下，检测在某一特定路由策略下，卫星网络中每对卫星节点之间是否存在一条可达路径，并统计该卫星网络中不可达的卫星节点对。
99.在又一实施例中，在评估更新卫星网络拓扑的抗毁性的过程中，统计在某一特定路由策略下，卫星网络中每对卫星之间的星间链路所承载的数据包流数量，并对比所有星间链路承载的数据包流的数量以评估网路中的瓶颈链路或关键链路，其中瓶颈链路的评估指标包括但不限于星间链路承载数据包流数量最多/承载数据包流数量大于所有星间链路的平均值等。
100.通过前述实施例，可以实现对更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的有效评估，从而可以确定卫星轨道变轨对卫星网络的影响。
101.图9是本发明提供的评估更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的流程示意图。
102.下面将结合图9对评估更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的过程进行说明。
103.在本发明一示例性实施例中，结合图9可知，评估更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征可以包括步骤910至步骤940，下面将分别介绍各步骤。
104.在步骤910中，获取在预设时长内的多个时隙下的更新卫星网络拓扑。
105.在步骤920中，基于卫星的用户分布，模拟用户间通信。
106.在步骤930中，基于用户间通信，按照预设路由策略依次评估多个时隙下的更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，得到按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征。
107.在步骤940中，基于按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征，确定更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的动态演化进程。
108.在一种实施例中，可以获取在预设时长内的多个时隙下的更新卫星网络拓扑。其中，多个时隙下的更新卫星网络拓扑根据每个时隙下的卫星变轨情况进行更新得到的。
109.进一步的，基于卫星的用户分模拟用户间通信；并基于用户间通信，按照预设路由策略依次评估多个时隙下的更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，从而可以得到按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征。在应用过程中，可以基于按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征，确定更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的动态演化进程。从而可以评估在不同路由策略下卫星网络中的流量带宽分布、瓶颈链路等网络特征的动态演化。
110.根据上述描述可知，本发明提供的卫星自动变轨检测方法，基于轨道传播模型，预测卫星在正常运行情况下的预测位置；并获取卫星的与预测位置存在时间对应关系的真实位置；基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型。从而能够自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。
111.基于相同的构思，本发明还提供一种卫星自动变轨检测装置。
112.下面对本发明提供的卫星自动变轨检测装置进行描述，下文描述的卫星自动变轨检测装置与上文描述的卫星自动变轨检测方法可相互对应参照。
113.图10是本发明提供的卫星自动变轨检测装置的结构示意图。
114.在本发明一示例性实施例中，结合图10可知，卫星自动变轨检测装置可以包括预测模块1010、获取模块1020和确定模块1030，下面将分别介绍各模块。
115.预测模块1010，可以被配置为用于基于轨道传播模型，预测卫星在正常运行情况下的预测位置；
116.获取模块1020，可以被配置为用于获取卫星的真实位置，其中，预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；
117.确定模块1030，可以被配置为用于基于预测位置和真实位置，确定卫星的自动变轨类型。
118.在本发明一示例性实施例中，确定模块1030可以采用以下方式实现基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型：
119.基于预测位置和真实位置，确定位置差异；
120.在位置差异小于或等于差异阈值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为轨道保持变轨。
121.在本发明一示例性实施例中，确定模块1030可以采用以下方式实现基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型：
122.基于预测位置和真实位置，确定位置差异；
123.在位置差异大于差异阈值的情况下，获取首次位置差异大于差异阈值所对应的目标时刻，以及获取与卫星对应的交会报告的交会时间点；
124.基于交会时间点和目标时刻，确定时间点差；
125.在时间点差小于或等于时间点差阈值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为碰撞避免变轨。
126.在本发明一示例性实施例中，确定模块1030可以采用以下方式实现基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型：
127.基于预测位置和真实位置，确定位置差异；
128.在位置差异大于差异阈值的情况下，获取位置差异大于差异阈值的情况所对应的持续时长；
129.在持续时长大于或等于时长阈值的情况下，确定卫星的自动变轨类型为轨道面间变轨。
130.在本发明一示例性实施例中，预测位置为多个时刻下卫星在正常运行情况下的预测位置的平均值；真实位置为多个时刻下卫星的真实位置的平均值。
131.在本发明一示例性实施例中，卫星为巨型星座网络中的卫星；确定模块1030还可以被配置为用于：
132.获取巨型星座网络中的各卫星在发生与自动变轨类型对应的自动变轨情况下的轨道倾角、半长轴和升交点赤经；
133.基于轨道倾角、半长轴和升交点赤经，将各卫星进行轨道面划分；
134.基于升交点赤经，对处于同一轨道面的卫星进行分组，得到按照第一顺序排列的多组卫星；
135.获取卫星的星下点经度，并基于星下点经度对各组内的卫星进行排序，得到在各
组内按照第二顺序排列的卫星；
136.将任一卫星分别与处于同一轨道面的两颗相邻卫星，以及与相邻两个轨道面的两个相邻卫星进行连接，得到更新卫星网络拓扑。
137.在本发明一示例性实施例中，确定模块1030还可以被配置为用于：
138.基于卫星的用户分布，模拟用户间通信；
139.基于用户间通信，按照预设路由策略评估更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，其中，网络可靠性特征为用于表征更新卫星网络拓扑具备在预设条件下完成预设功能的网络特征。
140.在本发明一示例性实施例中，确定模块1030还可以被配置为用于：
141.获取在预设时长内的多个时隙下的更新卫星网络拓扑；
142.基于卫星的用户分布，模拟用户间通信；
143.基于用户间通信，按照预设路由策略依次评估多个时隙下的更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，得到按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征；
144.基于按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征，确定更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的动态演化进程。
145.图11示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(communications interface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的逻辑指令，以执行卫星自动变轨检测方法，该方法包括：基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。
146.此外，上述的存储器1130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。
147.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卫星自动变轨检测方法，该方法包括：基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。
148.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卫星自动变轨检测方法，该方法包括：基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取所述卫
星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。
149.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。
150.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。
151.进一步可以理解的是，本发明实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
152.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。

技术特征：
1.一种卫星自动变轨检测方法，其特征在于，所述方法包括：基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。2.根据权利要求1所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，所述基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型，具体包括：基于所述预测位置和所述真实位置，确定位置差异；在所述位置差异小于或等于差异阈值的情况下，确定所述卫星的自动变轨类型为轨道保持变轨。3.根据权利要求1所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，所述基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型，具体包括：基于所述预测位置和所述真实位置，确定位置差异；在所述位置差异大于差异阈值的情况下，获取首次所述位置差异大于差异阈值所对应的目标时刻，以及获取与所述卫星对应的交会报告的交会时间点；基于所述交会时间点和所述目标时刻，确定时间点差；在所述时间点差小于或等于时间点差阈值的情况下，确定所述卫星的自动变轨类型为碰撞避免变轨。4.根据权利要求1所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，所述基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型，具体包括：基于所述预测位置和所述真实位置，确定位置差异；在所述位置差异大于差异阈值的情况下，获取所述位置差异大于差异阈值的情况所对应的持续时长；在所述持续时长大于或等于时长阈值的情况下，确定所述卫星的自动变轨类型为轨道面间变轨。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，所述预测位置为多个时刻下所述卫星在正常运行情况下的预测位置的平均值；所述真实位置为多个时刻下所述卫星的真实位置的平均值。6.根据权利要求1所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，所述卫星为巨型星座网络中的卫星；在所述确定所述卫星的自动变轨类型之后，所述方法还包括：获取所述巨型星座网络中的各所述卫星在发生与所述自动变轨类型对应的自动变轨情况下的轨道倾角、半长轴和升交点赤经；基于所述轨道倾角、所述半长轴和所述升交点赤经，将各所述卫星进行轨道面划分；基于所述升交点赤经，对处于同一轨道面的卫星进行分组，得到按照第一顺序排列的多组卫星；获取所述卫星的星下点经度，并基于所述星下点经度对各组内的卫星进行排序，得到在各组内按照第二顺序排列的卫星；将任一所述卫星分别与处于同一轨道面的两颗相邻卫星，以及与相邻两个轨道面的两个相邻卫星进行连接，得到更新卫星网络拓扑。
7.根据权利要求6所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，在所述得到更新卫星网络拓扑之后，所述方法还包括：基于所述卫星的用户分布，模拟用户间通信；基于所述用户间通信，按照预设路由策略评估所述更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，其中，所述网络可靠性特征为用于表征所述更新卫星网络拓扑具备在预设条件下完成预设功能的网络特征。8.根据权利要求6所述的卫星自动变轨检测方法，其特征在于，在所述得到更新卫星网络拓扑之后，所述方法还包括：获取在预设时长内的多个时隙下的更新卫星网络拓扑；基于所述卫星的用户分布，模拟用户间通信；基于所述用户间通信，按照预设路由策略依次评估多个时隙下的更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征，得到按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征；基于所述按照时间顺序排列的多个网络可靠性特征，确定所述更新卫星网络拓扑的网络可靠性特征的动态演化进程。9.一种卫星自动变轨检测装置，其特征在于，所述装置包括：预测模块，用于基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取模块，用于获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；确定模块，用于基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的卫星自动变轨检测方法。11.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的卫星自动变轨检测方法。12.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的卫星自动变轨检测方法。

技术总结
本发明提供一种卫星自动变轨检测方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：基于轨道传播模型，预测所述卫星在正常运行情况下的预测位置；获取所述卫星的真实位置，其中，所述预测位置与所述真实位置存在时间上的对应关系；基于所述预测位置和所述真实位置，确定所述卫星的自动变轨类型。实现了能够自动检测卫星的变轨行为，为后续准确评估更新卫星网络拓扑的网络性能打下基础。扑的网络性能打下基础。扑的网络性能打下基础。


技术研发人员：李元杰 李贺武 赵玮 陈怡梅 刘威 刘李鑫 吴茜 刘君 赖泽祺
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/19