CN116614853A - 基于位置预测的空天地网络地星切换方法、装置和介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法、计算机装置和存储介质，包括对用户终端进行位置预测确定预测位置信息，根据预测位置信息和地面基站的基站位置信息触发地星切换过程等步骤。本发明通过对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息，能够预测用户终端在未来时间所处的位置，能够在用户终端实际离开地面基站的信号覆盖范围前，便触发地星切换过程，将用户终端从与地面基站连接，切换至与目标卫星连接，由目标卫星接替地面基站向用户终端提供通信服务，在地星切换过程时有充裕的时间执行切换协商等流程，有利于保障切换过程中通信服务连续和平滑过渡，提高通信服务质量。本发明广泛应用于空天地网络技术领域。

Description

基于位置预测的空天地网络地星切换方法、装置和介质

技术领域

本发明涉及空天地网络技术领域，尤其是一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法、计算机装置和存储介质。

背景技术

空天地一体化网络可以为陆海空天用户提供无缝信息服务，满足未来网络对全时全域全空通信和网络互联互通的需求。例如，6G网络目前把空天地一体化多接入能力作为一个重要的关键能力，就是以移动通信网络为基础，扩展用户接入方式，扩展的范围包括：用户通过不同轨道的卫星接入到移动通信网络；低空飞行器的接入能力(比如民航客机的接入)；无人机的接入；甚至在海面下面的移动设备也考虑接入。不同的接入技术，随着终端的位置移动，必须解决空天地多制式网络间的平滑切换，才能实现空天地一体化接入。

移动终端在高速移动中需要在地面网络与卫星网络中按需进行切换，才能保障用户网络服务的连续性，增强各类通信服务体验，有效的切换策略，可以降低切换次数以及时延和网络开销，从而保证用户的服务质量。

相关的切换技术主要应用于地面蜂窝网，其原理如图1所示，根据无线信号的强度测量结果，选择用户终端所要切换到的目标地面基站。这种技术难以直接平移到空天地一体化网络这种异构网络中。

发明内容

针对目前的空天地一体化网络中，需要进行地面基站和通信基站的平滑切换等技术问题，本发明的目的在于提供一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法、计算机装置和存储介质，能够在用户终端实际离开地面基站的信号覆盖范围前，便触发地星切换过程，将用户终端从与地面基站连接，切换至与目标卫星连接，有利于保障切换过程中通信服务连续和平滑过渡，提高通信服务质量。

一方面，本发明实施例包括一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法，包括：

对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息；

获取地面基站的基站位置信息，其中，所述地面基站为所述用户终端当前所连接的基站；

根据所述预测位置信息和所述基站位置信息之间的距离关系，触发地星切换过程；

所述地星切换过程包括：

根据所述预测位置信息确定目标卫星；

将所述用户终端从与所述地面基站连接，切换至与所述目标卫星连接。

进一步地，所述对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息，包括：

获取所述用户终端的历史移动轨迹；

使用决策树模型对所述历史移动轨迹进行处理，得到所述预测位置信息。

进一步地，所述使用决策树模型对所述历史移动轨迹进行处理，得到所述预测位置信息，包括：

确定所述历史移动轨迹对应的发生时间段；

将所述发生时间段分解成若干个时间片段；

确定所述历史移动轨迹在各所述时间片段内形成的多个位移向量；

将各个所述位移向量输入至所述决策树模型；

根据所述决策树模型的输出结果，确定预测向量；

以所述历史移动轨迹的终点作为所述预测向量的起点，根据所述预测向量的终点，确定所述预测位置信息。

进一步地，所述将所述发生时间段分解成若干个时间片段，包括：

执行若干轮迭代过程；

在第一轮所述迭代过程中，从所述发生时间段的起点开始，选择一个最靠前的时间片段，作为本轮所述迭代过程所得到的时间片段；

在其余任一轮所述迭代过程中，确定所述历史移动轨迹在以前连续若干轮所述迭代过程所得到的时间片段内形成的第一位移向量，将所述第一位移向量输入至所述决策树模型，获取所述决策树模型输出的第二位移向量，根据所述第二位移向量，确定所述历史移动轨迹中相应的轨迹段，根据所述轨迹段，确定本轮所述迭代过程所得到的时间片段。

进一步地，所述根据所述预测位置信息和所述基站位置信息之间的距离关系，触发地星切换过程，包括：

设定目标维度；

确定空间距离；所述空间距离为所述预测位置信息在所述目标维度的分量，与所述基站位置信息在所述目标维度的分量之间的距离；

当所述空间距离大于距离阈值，执行所述地星切换过程。

进一步地，所述设定目标维度，包括：

获取所述用户终端的历史移动轨迹；

确定所述历史移动轨迹在多个不同空间维度上的分量各自对应的移动路程；

将所有移动路程中取值最小时对应的空间维度，设定为所述目标维度。

进一步地，所述根据所述预测位置信息确定目标卫星，包括：

搜索若干个可用卫星；

将距离所述预测位置信息最近的所述可用卫星，确定为所述目标卫星。

进一步地，所述将所述用户终端从与所述地面基站连接，切换至与所述目标卫星连接，包括：

由所述地面基站向所述目标卫星发送终端信息，触发所述目标卫星生成接入策略和配置参数，将所述接入策略和所述配置参数发送至所述地面基站；

由所述地面基站将所述接入策略和所述配置参数发送至所述用户终端；所述接入策略用于触发所述用户终端切换本地的网络接入制式，根据所述配置参数，向所述目标卫星发起建立连接请求，向所述地面基站发起断开连接请求；

响应于所述建立连接请求，建立所述目标卫星与所述用户终端的连接；

响应于所述断开连接请求，断开所述地面基站与所述用户终端的连接。

另一方面，本发明实施例还包括一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例中的一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法。

另一方面，本发明实施例还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例中的一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法。

本发明的有益效果是：实施例中的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，通过对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息，能够预测用户终端在未来时间所处的位置，能够在用户终端实际离开地面基站的信号覆盖范围前，便触发地星切换过程，将用户终端从与地面基站连接，切换至与目标卫星连接，由目标卫星接替地面基站向用户终端提供通信服务，在地星切换过程时有充裕的时间执行切换协商等流程，有利于保障切换过程中通信服务连续和平滑过渡，提高通信服务质量。

附图说明

图1为目前应用于地面蜂窝网的切换技术的原理示意图；

图2为可以应用空天地网络地星切换方法的空天地网络的结构示意图；

图3为实施例中基于位置预测的空天地网络地星切换方法的步骤图；

图4为实施例中基于位置预测的空天地网络地星切换方法的原理示意图；

图5为实施例中根据历史移动轨迹的示意图；

图6为实施例中根据历史移动轨迹确定位移向量的原理示意图；

图7(a)、图7(b)和图7(c)为实施例中迭代过程的原理示意图；

图8为实施例中将用户终端从与地面基站连接，切换至与目标卫星连接的流程示意图；

图9为实施例中计算机装置的结构示意图；

图10为实施例中存储介质的工作原理示意图。

具体实施方式

本实施例中，基于位置预测的空天地网络地星切换方法可以应用在图2所示的空天地网络中。参照图2，空天地网络可以包括多个网络终端、多个地面基站和多个通信卫星，图2中示出了一个用户终端、该用户终端当前所连接的一个地面基站，以及该地面基站通过执行基于位置预测的空天地网络地星切换方法，所搜索到的一个通信卫星(目标卫星)。具体地，用户终端可以是手机或者平板电脑等移动终端。

参照图2，地面基站包括移动预测模块、切换协商模块和切换下发模块等组成部分；目标卫星包括切换监听模块、切换协商模块和切换决策模块等组成部分；用户终端包括切换配置模块和切换执行模块等组成部分。上述各模块是其各自所在设备中的功能模块，可以通过专设的硬件、软件或者硬件和软件的结合实现，也可以通过对设备中的已有通用部件，通过软件和/或硬件上的配置实现。例如，目前的地面基站包括基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)等部分，在基站控制器支持多任务的情况下，通过对基站控制器进行编程，使得基站控制器除了能够执行小区控制、话音信道控制和信令信道控制等基本功能外，还能够执行本实施例中由移动预测模块执行的步骤，这样，地面基站中的基站控制器便可以作为本实施例中的移动预测模块，从而无需在地面基站中设置独立的硬件作为移动预测模块，或者可以将移动预测模块视为基站控制器所执行的软件程序。

本实施例中，可以由地面基站执行基于位置预测的空天地网络地星切换方法中的各步骤。在地面基站执行基于位置预测的空天地网络地星切换方法的过程中，可能需要用户终端和/或目标卫星执行响应或者数据发送、接收等步骤，以配合地面基站所执行步骤。本实施例中，图2中的各设备的各模块所执行的功能如表1所示。

表1

本实施例中，参照图3，基于位置预测的空天地网络地星切换方法包括以下步骤：

S1.对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息；

S2.获取地面基站的基站位置信息；

S3.根据预测位置信息和基站位置信息之间的距离关系，触发地星切换过程；

地星切换过程包括：

S4.根据预测位置信息确定目标卫星；

S5.将用户终端从与地面基站连接，切换至与目标卫星连接。

本实施例中，如无特别说明，可以由地面基站来执行步骤S1-S5，当地面基站执行其中某些步骤时，目标卫星和用户终端进行相应的响应(例如协商、接受控制指令执行相应的处理等)。在执行步骤S5之前，地面基站与用户终端连接，即用户终端通过地面基站接入到通信核心网等节点，从而获得通信服务。

本实施例中，步骤S1-S5的原理如图4所示，即通过地面基站100对用户终端300进行位置预测，确定预测位置信息，执行地星切换过程时，根据预测位置信息确定目标卫星200，将用户终端300从与地面基站100连接，切换至与目标卫星200连接。

步骤S1中，地面基站中的移动预测模块对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息。其中，预测位置信息可以表示预测用户终端在未来某一时刻所处的地理位置。

本实施例中，地面基站中的移动预测模块在执行步骤S1，也就是对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S101.获取用户终端的历史移动轨迹；

S102.使用决策树模型对历史移动轨迹进行处理，获得预测位置信息。

步骤S101中，地面基站在与用户终端连接时，主动对用户终端进行定位，或者接收用户终端上传的定位信息，确定用户终端在多个时刻的实测位置信息。

具体地，用户终端的实测位置信息可以表示为P＝P(x,y,h,t)，其中x,y为经纬度坐标，h为海拔高度，t为采集(x,y,h)等数据的时刻。当t取不同的值，能够获得相应的(x,y,h)等坐标，从而确定不同的实测位置信息P，实测位置信息P的变动形成的轨迹可以作为历史移动轨迹。

步骤S102中，使用决策树模型对历史移动轨迹进行处理，决策树模型的处理结果，可以表示为根据历史移动轨迹做出的对用户终端未来所处位置的预测，即预测位置信息。

本实施例中，在执行步骤S102，也就是使用决策树模型对历史移动轨迹进行处理，获得预测位置信息这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S10201.确定历史移动轨迹对应的发生时间段；

S10202.将发生时间段分解成若干个时间片段；

S10203.确定历史移动轨迹在各时间片段内分别形成的多个位移向量；

S10204.将各个位移向量输入至决策树模型；

S10205.根据决策树模型的输出结果，确定预测向量；

S10206.以历史移动轨迹的终点作为预测向量的起点，根据预测向量的终点，确定预测位置信息。

步骤S10201中，历史移动轨迹对应的发生时间段是指用户终端沿着历史移动轨迹移动时对应的时间段，即历史移动轨迹中的各个实测位置信息P被采集的时刻所在的时间段。参照图5，假设历史移动轨迹中的各个实测位置信息P是在0-4T这一时间段内被采集到，即历史移动轨迹对应的发生时间段为0-4T这一时间段。

步骤S10202中，可以将0-4T这一时间段平均分成若干份，从而得到0-T、T-2T、2T-3T和3T-4T等时间片段。

步骤S10203中，参照图6，历史移动轨迹在时间片段0-T内的部分，其起点到其终点形成的位移向量为表示用户终端在时刻0时处于位移向量/>的起点位置，在时刻T时处于位移向量/>的终点位置；历史移动轨迹在时间片段T-2T内的部分，其起点到其终点形成的位移向量为/>表示用户终端在时刻T时处于位移向量/>的起点位置，在时刻2T时处于位移向量/>的终点位置；历史移动轨迹在时间片段2T-3T内的部分，其起点到其终点形成的位移向量为/>表示用户终端在时刻2T时处于位移向量/>的起点位置，在时刻3T时处于位移向量/>的终点位置；历史移动轨迹在时间片段3T-4T内的部分，其起点到其终点形成的位移向量为/>表示用户终端在时刻3T时处于位移向量/>的起点位置，在时刻4T时处于位移向量/>的终点位置。

步骤S10204中，将和/>等位移向量输入至决策树模型。决策树模型内部通过公式P_m(x,y,h,t)＝P_m-1(x,y,h,t)+T(x,y,h,t,θ_m)执行计算，其中P_m(t)为正常位移中的第m个位置信息，时间为t时刻，θ_m为拟合训练得到模型参数。决策树模型采用平方损失函数L(S,P_m-1(x,y,h,t)+T(t,θ_m))＝(S-P_m-1(x,y,h,t)-T(t,θ_m))²。

步骤S10205中，决策树模型对和/>等位移向量进行处理，输出预测向量/>

步骤S10206中，以历史移动轨迹的终点(相当于位移向量的终点)作为预测向量的起点，根据预测向量/>的终点，可以确定下一时刻(例如5T)的位置信息P′＝P(x′,y′,h′,t′)，即获得预测位置信息P′。

步骤S10201-S10206是一种基于轨迹约束的移动预测算法，其原理在于：用户终端一般随人员或者交通工具，沿着道路、航路或者轨道等特定的轨迹移动，即历史移动轨迹受到道路、航路或者轨道等的约束，具有规律性和可预测性。通过执行步骤S10201-S10206，能够获得预测位置信息P′，从而预测用户终端在下一时刻(例如5T)所处的位置为预测位置信息P′所表示的位置。

本实施例中，在执行步骤S10202时，采用平均的方式，将发生时间段分解成若干个时间片段，所需要的数据处理量少，从而达到快速执行该步骤的效果。可选地，在执行步骤S10202，也就是将发生时间段分解成若干个时间片段这一步骤时，可以执行以下步骤：

执行若干轮迭代过程；

S1020201.在第一轮迭代过程中，从发生时间段的起点开始，选择一个最靠前的时间片段，作为本轮迭代过程所得到的时间片段；

S1020202.在其余任一轮迭代过程中，确定历史移动轨迹在以前连续若干轮迭代过程所得到的时间片段内形成的第一位移向量，将第一位移向量输入至决策树模型，获取决策树模型输出的第二位移向量，根据第二位移向量，确定历史移动轨迹中相应的轨迹段，根据轨迹段，确定本轮迭代过程所得到的时间片段。

步骤S1020201-S1020202的原理如图7(a)、(b)、(c)等所示。

首先执行第1轮迭代过程。步骤S1020201中，在第1轮迭代过程中，从发生时间段(0-4T)的起点(0时刻)开始，选择一个最靠前的时间片段，作为本轮迭代过程所得到的时间片段。例如，可以选取固定值(例如T)或者随机选定一个时刻(例如随机地选定T)，从而得到第1轮迭代过程对应的时间片段0-T。

在执行完第1轮迭代过程之后，接着执行第2轮迭代过程。由于在执行第2轮迭代过程之前只执行了第1轮迭代过程，历史移动轨迹在第1轮迭代过程所得到的时间片段(0-T)内形成的位移向量为因此第2轮迭代过程中的第一位移向量为/>将第一位移向量/>输入至决策树模型，参照图7(a)，决策树模型根据第一位移向量/>进行预测，输出第二位移向量/>表示根据第一位移向量/>预测得到的用户终端未来的移动方向和所处位置。在获得第二位移向量/>之后，可以在历史移动轨迹中选取起点与第二位移向量/>相同(即第一位移向量为/>的终点)、长度与第二位移向量/>相同的部分作为轨迹段，以该轨迹段中各个实测位置信息的采集时刻所在时间片段，作为第2轮迭代过程所得到的时间片段；也可以参照图7(a)，获取第二位移向量/>的终点对应的时刻(1.5T)，从而得到第2轮迭代过程对应的时间片段T-1.5T。

在执行完第2轮迭代过程之后，接着执行第3轮迭代过程。由于在执行第3轮迭代过程之前已经执行了第1轮和第2轮迭代过程，参照图7(b)，历史移动轨迹在第1轮迭代过程所得到的时间片段(0-T)内形成的位移向量为在第2轮迭代过程所得到的时间片段(T-1.5T)内形成的位移向量为/>因此第3轮迭代过程中的第一位移向量为/>和/>将第一位移向量/>和/>输入至决策树模型，参照图7(b)，决策树模型根据第一位移向量/>和/>进行预测，输出第二位移向量/>表示根据第一位移向量/>和/>预测得到的用户终端未来的移动方向和所处位置。在获得第二位移向量/>之后，可以在历史移动轨迹中选取起点与第二位移向量/>相同(即/>的终点)、长度与第二位移向量/>相同的部分作为轨迹段，以该轨迹段中各个实测位置信息的采集时刻所在时间片段，作为第3轮迭代过程所得到的时间片段；也可以参照图7(b)，获取第二位移向量/>的终点对应的时刻(2.5T)，从而得到第3轮迭代过程对应的时间片段1.5T-2.5T。

在执行完第3轮迭代过程之后，接着执行第4轮迭代过程。由于在执行第4轮迭代过程之前已经执行了第1轮、第2轮和第3轮迭代过程，参照图7(c)，历史移动轨迹在第1轮迭代过程所得到的时间片段(0-T)内形成的位移向量为在第2轮迭代过程所得到的时间片段(T-1.5T)内形成的位移向量为/>在第3轮迭代过程所得到的时间片段(1.5T-2.5T)内形成的位移向量为/>因此第4轮迭代过程中的第一位移向量为/>和/>将第一位移向量和/>输入至决策树模型，参照图7(c)，决策树模型根据第一位移向量/>和/>进行预测，输出第二位移向量/>表示根据第一位移向量/>和/>预测得到的用户终端未来的移动方向和所处位置。在获得第二位移向量/>之后，可以在历史移动轨迹中选取起点与第二位移向量/>相同(即/>的终点)、长度与第二位移向量/>相同的部分作为轨迹段，以该轨迹段中各个实测位置信息的采集时刻所在时间片段，作为第4轮迭代过程所得到的时间片段；也可以参照图7(c)，获取第二位移向量/>的终点对应的时刻(3T)，从而得到第4轮迭代过程对应的时间片段2.5T-3T。

参照图7(a)-图7(c)等可知，通过执行步骤S1020201-S1020202中的多轮迭代过程，可以将历史移动轨迹对应的发生时间段(例如0-4T)分解为0-T、T-1.5T、1.5T-2.5T、2.5T-3T……等多个时间片段，从而能够在执行S10203时，确定历史移动轨迹在0-T、T-1.5T、1.5T-2.5T、2.5T-3T……等时间片段内分别形成的位移向量。

本实施例中，执行步骤S1020201-S1020202的原理在于：除了第一次迭代过程外，每次执行迭代过程时都通过之前执行的迭代过程所分解得到的时间片段，去确定历史移动轨迹形成的位移向量，这些位移向量又作为本次迭代过程中的决策树模型的待处理数据，从而预测本次迭代过程的第二位移向量，确定本次迭代过程所要分解得到的时间片段，其中之前执行的迭代过程所分解得到的时间片段，相当于之前执行的迭代过程使用决策树模型的预测结果，而由之前执行的迭代过程所分解得到的时间片段确定的历史移动轨迹形成的位移向量，相当于根据历史移动轨迹这一实测结果对预测结果的修正，因此实现了在每次执行迭代过程时，都对决策树模型的预测性能进行验证和修正，通过步骤S1020201-S1020202执行多次迭代过程之后，再执行S10204-S10205使用决策树模型进行预测，能够预期获得良好的预测可靠性和准确性。

本实施例中，地面基站的移动预测模块执行完步骤S1之后，可以从本地读取地面基站自身的基站位置信息。其中，基站位置信息可以表示地面基站的地理位置，可以在地面基站安装时，将基站位置信息写入至地面基站。本实施例中，可以将基站位置信息表示为P₀(x₀,y₀,h₀,t₀)。

在执行完步骤S1-S2之后，可以由地面基站中的切换协商模块执行步骤S3，根据步骤S1所获得的预测位置信息和步骤S2所获得的基站位置信息，判断是否触发地星切换过程。

具体地，地面基站中的切换协商模块在执行步骤S3，也就是根据预测位置信息和基站位置信息之间的距离关系，触发地星切换过程这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S301.设定目标维度；

S302.确定空间距离；空间距离为预测位置信息在目标维度的分量，与基站位置信息在目标维度的分量之间的距离；

S303.当空间距离大于距离阈值，执行地星切换过程。

步骤S301中，可以选择固定的目标维度，例如高度维度。

步骤S302中，当选择高度维度作为目标维度，对于步骤S1获得的预测位置信息P′＝P(x′,y′,h′,t′)，以及步骤S2获得的基站位置信息P₀(x₀,y₀,h₀,t₀)，计算它们在高度维度上的分量之间的距离，获得空间距离d＝|h′-h₀|。

步骤S303中，当空间距离d大于预设的距离阈值d₀，则执行地星切换过程，即执行步骤S4和S5。反之，当空间距离d小于或等于预设的距离阈值d₀，则不执行地星切换过程，即不执行步骤S4和S5。其中，预设的距离阈值d₀可以设置为小于地面基站的信号覆盖极限距离(例如将预设的距离阈值d₀设置为地面基站的信号覆盖极限距离的一半)。

执行步骤S301-S303的原理在于：通过执行步骤S301，选取特定的维度即目标维度计算空间距离d，可以避免使用全部维度的数据来计算空间距离，从而减少计算空间距离所需要的数据处理量；步骤S303中，当空间距离d大于预设的距离阈值d₀，则可以判定用户终端距离地面基站较远，地面基站与用户终端之间的通信环境将因信号覆盖变差以及容易受到更多干扰等因素而变差，地面基站向用户终端提供的通信服务将下降，因此触发执行地星切换过程，使得用户终端切换至与目标卫星连接，获得良好的通信服务。而将距离阈值d₀设置为小于地面基站的信号覆盖极限距离，能够在用户终端在实际离开地面基站的信号覆盖范围之外前，就触发执行地星切换过程，在地星切换过程时有充裕的时间执行切换协商等流程，有利于保障切换过程中通信服务连续和平滑过渡，提高通信服务质量。

本实施例中，在执行步骤S301，也就是设定目标维度这一步骤时，除了可以选择某一典型的维度(例如高度维度)作为目标维度外，还可以执行以下步骤：

S30101.获取用户终端的历史移动轨迹；

S30102.确定历史移动轨迹在多个不同空间维度上的分量各自对应的移动路程；

S30103.将所有移动路程中取值最小时对应的空间维度，设定为目标维度。

步骤S30101与步骤S101相同，可以获取实测位置信息P＝P(x,y,h,t)的变动形成的轨迹作为历史移动轨迹。

步骤S30102中，历史移动轨迹可以分解为经度(x方向)、纬度(y方向)和高度(h方向)等空间维度上的分量，并且可以分别计算出历史移动轨迹在经度维度上的移动路程、在纬度维度上的移动路程和高度维度上的移动路程。

例如，可以通过公式计算历史移动轨迹在经度维度上的移动路程s_x，通过公式/>计算历史移动轨迹在纬度维度上的移动路程s_y，通过公式/>计算历史移动轨迹在高度维度上的移动路程s_h。其中，P_start表示历史移动轨迹的起点，P_end表示历史移动轨迹的终点。

步骤S30103中，比较历史移动轨迹在经度维度上的移动路程s_x、纬度维度上的移动路程s_y以及在高度维度上的移动路程s_h的大小，选择出其中的最小者。例如，如果最小者是高度维度上的移动路程s_h，那么将高度维度设定为目标维度；如果最小者是经度维度上的移动路程s_x，那么将经度维度设定为目标维度，在执行步骤S302时空间距离的计算公式为d＝|x′-x₀|。

通过执行步骤S30101-步骤S30103，可以设定执行步骤S302-S303时所使用的目标维度。执行步骤S30101-步骤S30103的原理在于：用户终端的历史移动轨迹在某个空间维度上的分量对应的移动路程最小，表明用户终端在这个空间维度上的移动较少，将这个空间维度设定为目标维度，计算出用于判断是否执行地星切换过程的空间距离，在各个空间维度各自对应的距离阈值大小相当的情况下，所计算出的空间距离更不容易超出距离阈值从而触发地星切换过程的执行，从而在用户终端产生了相同的历史移动轨迹的条件下，有利于降低地星切换过程被执行的频度，维持用户终端与地面基站的连接，避免因频繁进行地星切换而对网络造成冲击。

当执行步骤S3检测到空间距离大于距离阈值，执行地星切换过程，具体地执行步骤S4-S5。

本实施例中，可以由地面基站中的切换协商模块执行步骤S4。在步骤S4，也就是根据预测位置信息确定目标卫星这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S401.搜索若干个可用卫星；

S402.将距离预测位置信息最近的可用卫星，确定为目标卫星。

步骤S401中，切换协商模块根据星历等信息，搜索出若干个可用卫星。步骤S402中，切换协商模块根据星历与预测位置信息，计算出各个可用卫星与预测位置信息之间的距离，将距离最小的那个可用卫星，确定为目标卫星。

通过执行步骤S401，可以筛选出距离用户终端的预测位置最接近的目标卫星，从而有利于获得更高的切换成功率，以及切换之后更好的通信质量。

本实施例中，在执行步骤S5，也就是将用户终端从与地面基站连接，切换至与目标卫星连接这一步骤时，具体可以执行以下步骤：

S501.由地面基站向目标卫星发送终端信息，触发目标卫星生成接入策略和配置参数，将接入策略和配置参数发送至地面基站；

S502.由地面基站将接入策略和配置参数发送至用户终端；接入策略用于触发用户终端切换本地的网络接入制式，根据配置参数，向目标卫星发起建立连接请求，向地面基站发起断开连接请求；

S503.响应于建立连接请求，建立目标卫星与所述用户终端的连接；

S504.响应于断开连接请求，断开地面基站与用户终端的连接。

步骤S501-S504的流程如图8所示。

步骤S501中，参照图8中的流程①，由地面基站中的切换协商模块将用户终端的终端信息(包括硬件识别码和移动设备号码等识别信息)发送到目标卫星，以向目标卫星发起协商。

目标卫星通过切换监听模块接收到终端信息，由切换决策模块根据终端信息生成接入策略和配置参数，其中接入策略包括用户终端的切换频率和切换时间点等参数，配置参数包括接入信道等参数。参照图8中的流程②，目标卫星在生成接入策略和配置参数后，将接入策略和配置参数发送至地面基站。

步骤S502中，参照图8中的流程③，地面基站通过切换协商模块接收目标卫星发送过来的接入策略和配置参数，通过切换下发模块，将接入策略和配置参数发送至用户终端。

用户终端接收到接入策略和配置参数之后，通过切换配置模块，根据接入策略和配置参数更新本地的网络配置参数。

步骤S502中，参照图8，用户终端中的切换执行模块根据接入策略切换本地的网络接入制式，根据配置参数生成建立连接请求和断开连接请求，参照图8中的流程④，向目标卫星发起建立连接请求，参照图8中的流程⑤，向地面基站发起断开连接请求。

步骤S503中，参照图8，目标卫星接收到用户终端发送的建立连接请求后，对建立连接请求进行校验，在校验通过后，接受建立连接请求，参照图8中的流程⑥，目标卫星与用户终端建立连接。

步骤S504中，参照图8，地面基站接收到用户终端发送的断开连接请求后，对断开连接请求进行校验，在校验通过后，接受断开连接请求，参照图8中的流程⑦，地面基站与用户终端断开连接。

本实施例中，通过执行步骤S501-S504，能够断开用户终端与地面基站之间的连接，并建立用户终端与目标卫星之间的连接，从而实现将用户终端与地面基站连接，切换至与目标卫星连接。其中，由目标卫星生成接入策略和配置参数，一方面无需地面基站生成接入策略和配置参数，有利于降低地面基站的负荷以及性能要求，另一方面，由于接入策略和配置参数是用户终端进行切换时所需依赖的关键参数，由目标卫星生成这些关键参数，可以实现由目标卫星决策主导切换过程，由于在切换之后，用户终端与目标卫星连接，由目标卫星向用户终端提供网络接入服务，因此由目标卫星生成接入策略和配置参数，有利于目标卫星根据自身的负荷和网络环境等因素决策主导切换过程，使得用户终端切换后能更好地适配目标卫星。

本实施例中，使用一种如图9所示的计算机装置，其包括存储器6001和处理器6002。通过计算机编程，得到用于执行图3中的各步骤的计算机程序，并将这样的计算机程序存储到图9所示的计算机装置的存储器中。计算机装置的处理器可以从存储器中读取出计算机程序，并通过编译等操作，得到用于执行图3中的各步骤的指令，从而执行图3中的各步骤，即执行基于位置预测的空天地网络地星切换方法。这样的计算机装置可以安装在地面基站中，或者以这样的计算机装置作为地面基站。

本实施例中，通过计算机编程，得到用于执行图3中的各步骤的计算机程序，并将这样的计算机程序存储到图10所示的计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质中存储的计算机程序可以被处理器读取出来，并通过编译等操作，得到用于执行图3中的各步骤的指令，处理器执行这些指令，可以执行图3中的各步骤S1-S5，即执行基于位置预测的空天地网络地星切换方法。

由于图9所示的计算机装置和图10所示的计算机可读存储介质都能够使得处理器执行基于位置预测的空天地网络地星切换方法，因此图9所示的计算机装置和图10所示的计算机可读存储介质都能够实现与实施例中的一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法相同的技术效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，包括：

对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息；

获取地面基站的基站位置信息，其中，所述地面基站为所述用户终端当前所连接的基站；

根据所述预测位置信息和所述基站位置信息之间的距离关系，触发地星切换过程；

所述地星切换过程包括：

根据所述预测位置信息确定目标卫星；

将所述用户终端从与所述地面基站连接，切换至与所述目标卫星连接。

2.根据权利要求1所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述对用户终端进行位置预测，确定预测位置信息，包括：

获取所述用户终端的历史移动轨迹；

使用决策树模型对所述历史移动轨迹进行处理，得到所述预测位置信息。

3.根据权利要求2所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述使用决策树模型对所述历史移动轨迹进行处理，得到所述预测位置信息，包括：

确定所述历史移动轨迹对应的发生时间段；

将所述发生时间段分解成若干个时间片段；

确定所述历史移动轨迹在各所述时间片段内形成的多个位移向量；

将各个所述位移向量输入至所述决策树模型；

根据所述决策树模型的输出结果，确定预测向量；

以所述历史移动轨迹的终点作为所述预测向量的起点，根据所述预测向量的终点，确定所述预测位置信息。

4.根据权利要求3所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述将所述发生时间段分解成若干个时间片段，包括：

执行若干轮迭代过程；

在第一轮所述迭代过程中，从所述发生时间段的起点开始，选择一个最靠前的时间片段，作为本轮所述迭代过程所得到的时间片段；

在其余任一轮所述迭代过程中，确定所述历史移动轨迹在以前连续若干轮所述迭代过程所得到的时间片段内形成的第一位移向量，将所述第一位移向量输入至所述决策树模型，获取所述决策树模型输出的第二位移向量，根据所述第二位移向量，确定所述历史移动轨迹中相应的轨迹段，根据所述轨迹段，确定本轮所述迭代过程所得到的时间片段。

5.根据权利要求1所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述根据所述预测位置信息和所述基站位置信息之间的距离关系，触发地星切换过程，包括：

设定目标维度；

确定空间距离；所述空间距离为所述预测位置信息在所述目标维度的分量，与所述基站位置信息在所述目标维度的分量之间的距离；

当所述空间距离大于距离阈值，执行所述地星切换过程。

6.根据权利要求5所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述设定目标维度，包括：

获取所述用户终端的历史移动轨迹；

确定所述历史移动轨迹在多个不同空间维度上的分量各自对应的移动路程；

将所有移动路程中取值最小时对应的空间维度，设定为所述目标维度。

7.根据权利要求1所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述根据所述预测位置信息确定目标卫星，包括：

搜索若干个可用卫星；

将距离所述预测位置信息最近的所述可用卫星，确定为所述目标卫星。

8.根据权利要求1-7任一项所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法，其特征在于，所述将所述用户终端从与所述地面基站连接，切换至与所述目标卫星连接，包括：

由所述地面基站向所述目标卫星发送终端信息，触发所述目标卫星生成接入策略和配置参数，将所述接入策略和所述配置参数发送至所述地面基站；

由所述地面基站将所述接入策略和所述配置参数发送至所述用户终端；所述接入策略用于触发所述用户终端切换本地的网络接入制式，根据所述配置参数，向所述目标卫星发起建立连接请求，向所述地面基站发起断开连接请求；

响应于所述建立连接请求，建立所述目标卫星与所述用户终端的连接；

响应于所述断开连接请求，断开所述地面基站与所述用户终端的连接。

9.一种计算机装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行权利要求1-8任一项所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法。

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行权利要求1-8任一项所述的基于位置预测的空天地网络地星切换方法。