(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210515182.0 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 中国空间技 术研究院 地址 100194 北京市海淀区友谊路104 号 (72)发明人 戚凯强　衣龙腾　秦鹏飞　冯瑄　 张程　董赞扬　禹航　郝媛媛　 周业军　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 臧春喜 (51)Int.Cl. H04W 16/18(2009.01) H04W 16/28(2009.01) H04W 28/02(2009.01) H04W 28/08(2009.01)H04W 84/06(2009.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 一种高通 量卫星覆盖区规划方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种高通量卫星覆盖区规划 方法及装置。 包括： 获取每个用户终端的地理位 置、 业务需求信息、 及为全部用户终端规划的波 束数量N； 根据地理位置、 业务需求信息和波束数 量， 对用户终端进行聚类处理得到N个聚类中心； 根据每个波束的容量需求、 及每个用户终端与每 个聚类中心的距离计算损失函数； 根据损失函 数， 确定用户终端的目标分类结果； 根据目标分 类结果和由业务需求信息加权后的地理位置， 确 定新的聚类中心； 迭代执行上述过程， 根据最新 的聚类中心， 确定目标函数； 基于目标函数确定 每个用户终端对应的波束、 每个波束的形状参 数、 及波束的容量需求信息。 本发明可 以实现波 束间的负载均衡， 达到简化资源管理、 提高系统 容量的目的。 权利要求书4页 说明书11页 附图2页 CN 115038092 A 2022.09.09 CN 115038092 A 1.一种高通 量卫星覆盖区规划方法， 其特 征在于， 包括： 获取每个用户终端的地理位置、 业务需求信 息、 及为全部用户终端规划的波束数量N， N 为正整数； 根据所述地理位置、 所述业务需求信息和所述波束数量， 对所述用户终端进行初步聚 类处理， 得到N个聚类中心； 根据规划波束中每个波束的容量需求、 及每个用户终端与每个聚类中心 的距离， 计算 得到每个用户终端到所述 N个聚类中心的损失函数； 根据所述损失函数， 确定所述用户终端对应的目标分类结果； 根据所述目标分类结果和由所述业务需求信息加权后的地理位置， 确定新的聚类中 心； 迭代执行上述过程， 在最新的聚类中心不变或迭代次数达到设定次数阈值的情况下， 根据最新的聚类中心， 确定目标函数； 基于所述目标函数， 确定所述每个所述用户终端对应的波束、 每个波束的形状参数、 以 及波束的容量需求信息 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述地理位置、 所述业务需求信 息和所述波 束数量， 对所述用户终端 进行初步聚类处 理， 得到N个聚类中心， 包括： 调用K‑Means++算法根据所述地理位置和所述业务需求信息对所述用户终端进行 聚类 处理， 得到N个聚类中心。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据规划波束中每个波束的容量需 求、 及每个用户终端与每个聚类中心的距离， 计算得到每个用户终端到所述N个聚类中心的 损失函数， 包括： 采用预设公式根据每个用户终端的地理位置与其所属波束中心之间的距离、 每个波束 内包含的用户终端集合、 每个波束的容量占所有用户终端容量的比例、 距离和容量占比这 两个评估指标之间的加权系数， 计算得到所述损失函数。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 采用下述预设公式计算得到损失函数： 其中， 表示第n个用户的地理位置xn与其所属波束中心 之间的距离， n∈ Tk， Tk表示第k个波束内所包含的用户集合， 表示第k个波束的容量占所有用户容量 的比例， dn表示第n个用户的业务需求， α表示距离和容量占比这两个评估指标之间的加权 系数， α >0 。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据最新的聚类中心， 确定目标函数， 包括： 基于泰森多边形算法对最 新的聚类中心进行分割处 理， 生成N个凸多边形； 获取所述N个凸多边形的多个顶点； 根据所述N个凸多边形对应的形状参数和每个所述凸多边形对应的多个顶点， 确定各权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115038092 A 2个用户终端对应的目标函数。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述N个凸多边形对应的形状参 数和每个所述凸多边形对应的多个顶点， 确定各个用户终端对应的目标函数， 包括： 根据所述形状参数， 确定所述凸多边形 是否为闭合多边形； 在确定所述凸多边形为闭合多边形的情况下， 根据 所述闭合多边形的顶点数和顶点坐 标， 确定所述闭合多边形对应的用户终端对应的目标函数； 在确定所述凸多边形为非闭合多边形的情况下， 根据所述非闭合多边形对应的顶点坐 标及其对应的所有用户终端的坐标， 生成新的闭合凸多边形， 根据所述新的凸多边形 的顶 点数和顶点 坐标， 确定所述 新的闭合凸多边形对应的用户终端对应的目标函数。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述闭合多边形的顶点数和顶点 坐标， 确定所述闭合多边形对应的用户终端对应的目标函数， 包括： 在所述顶点数大于等于5的情况下， 对所述闭合多边形进行椭圆近似处理， 生成近似椭 圆； 获取所述近似椭圆的面积与所述闭合多边形的面积之间的差值； 获取所述差值与所述闭合多边形的面积的比值； 在所述比值大于等于设定值的情况下， 根据所述闭合多边形的顶点坐标， 生成所述用 户终端对应的圆函数， 并将所述圆函数作为所述目标函数； 在所述比值小于所述设定值的情况下， 根据所述闭合多边形的顶点坐标， 生成所述用 户终端对应的椭圆函数， 并将所述椭圆函数作为所述目标函数。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述闭合多边形的顶点数和顶点 坐标， 确定所述闭合多边形对应的用户终端对应的目标函数， 包括： 在所述顶点数小于5的情况下， 根据所述顶点坐标， 生成所述用户终端对应的圆函数， 并将所述圆函数作为所述目标函数。 9.一种高通 量卫星覆盖区规划装置， 其特 征在于， 包括： 用户终端信 息获取模块， 用于获取每个用户终端的地理位置、 业务需求信息、 及为全部 用户终端规划的波 束数量N， N为正整数； 聚类中心获取模块， 用于根据 所述地理位置、 所述业务需求信 息和所述波束数量， 对所 述用户终端 进行初步聚类处 理， 得到N个聚类中心； 损失函数计算模块， 用于根据规划波束中每个波束的容量需求、 及每个用户终端与每 个聚类中心的距离， 计算得到每 个用户终端到所述 N个聚类中心的损失函数； 目标分类结果确定模块， 用于根据所述损 失函数， 确定所述用户终端对应的目标分类 结果； 新聚类中心确定模块， 用于根据所述目标分类结果和由所述业务需求信 息加权后的地 理位置， 确定新的聚类中心； 目标函数确定模块， 用于迭代执行上述过程， 在最新的聚类中心不变或迭代次数达到 设定次数阈值的情况 下， 根据最 新的聚类中心， 确定目标函数； 波束形状和容量需求信息确定模块， 用于基于所述目标函数， 确定所述每个所述用户 终端对应的波 束、 每个波束的形状参数、 以及波 束的容量需求信息 。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特 征在于， 所述聚类中心获取模块包括：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115038092 A 3