CN116261146B - 一种全球电磁协同感知星座系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于空间信息技术领域，特别涉及一种卫星电磁感知与通信系统。一种全球电磁协同感知星座系统，包括：星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统及运维管理分系统；星座分系统包括：多颗卫星与多个地面站；卫星采集用户辐射的电磁信号，并标记相关时空信息进行回传；电磁频谱数据中心分系统对星座分系统发送的海量电磁数据融合处理；短波分系统包括：多个短波塔台向用户提供前向的信息传输与分发服务，令用户获取信息与指令；运维管理分系统对星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统的运行进行控制和管理。本发明通过各分系统的功能设计具备支撑实现广域实时电磁感知、多类用户的状态获取与实时监测等核心应用的能力。

Description

一种全球电磁协同感知星座系统

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，特别涉及一种卫星电磁感知与通信系统。

背景技术

卫星通信系统由于其先天的地理位置优势，成为实现信息广域获取与远域可达的重要手段，一直是世界各军事强国竞争的焦点。

自上世纪八十年代起，全球范围内陆续出现了以铱星(Iridium)、全球星(GlobalStar)、轨道通信(Orbcomm)等系统为代表的低轨星座计划，但由于成本、技术等多方面限制，尤其是收到地面蜂窝移动通信兴起的影响，这些项目大都发展艰难。但随着信息时代让全人类接入互联网络的美好愿景，以及多波束相控阵天线、星上处理交换、无线激光链路，尤其是一箭多星、火箭回收、低成本小卫星制造等技术的蓬勃发展，兴起了新一轮的以低轨巨星座为代表的发展浪潮。

发展低轨星座首先要解决需求牵引的问题。人类社会已进入信息时代，信息时代人类几乎所有的活动都伴随着电磁信号的产生，电磁空间已成长为“陆、海、空、天”之后的第五维空间。随着全球信息化程度的提高，电磁频谱作为构建无线通信网络的核心资源的竞争愈发激烈，电磁空间的实时感知与有效掌控已成为世界各国全方位竞争的制高点。因此，开展全球宽频带高动态电磁频谱感知，实时、持续地获取频谱资源在空域、频域的分布与特征，增强电磁空间掌控能力，对我国经济建设与国家安全具有重大意义。

考虑到地面监测设备覆盖能力有限，空间系统因其独特的“高边疆”优势，基于卫星平台是实现广域实时电磁态势获取的必然选择。当前，电磁频谱感知大多以同步轨道大卫星为平台，接收天线巨大，例如美国“短号”和“大酒瓶”的接收天线直径达100米以上，以高昂的成本换取较高的电磁频谱感知能力，由于天线波束极窄，实现广域实时电磁信号采集成本巨大、几乎不可实现。相比之下，低轨卫星星座不仅可实现广域实时覆盖，同时信号传输距离近，对天线、接收机能力需求不高，对于成本控制和费效比的提升十分有利。

为有效控制低轨星座成本并保证其服务能力，考虑充分运用人工智能、大数据、云计算等最新技术发展，采用分布式星上采集和大数据地面处理换取电磁传感器低成本化的新思路，在实现更宽频段广域实时覆盖采集的同时，具备对地面各电磁信号的分析识别能力。具体而言，对于电磁感知不再是无限制的提升传感器的能力，突破的方向转为发展小型化宽频段新型天线，知识辅助的高效频谱感知、信号识别，以及自适应数据压缩等先进电磁探测技术；对于数据处理则通过海量历史数据的挖掘和分析，不断积累形成丰富的知识库，并且以强大的计算和分析能力进行频谱动态监测和更新。全新的功能设计带来全新的系统架构，全新的系统架构带来全新的关键技术，这种新的发展模式不仅能实现全球电磁频谱信息的高效获取，还有可能引发电磁信息领域的产业变革。

发明内容

本发明的目的是：为实现对全球实时电磁感知、多类用户的状态获取与实时监测、稀疏用户通信等核心应用的支撑，提供一种全球电磁协同感知星座系统。

本发明的技术方案是：一种全球电磁协同感知星座系统，用于采集VHF～Ka频段中各类用户发送的电磁信号，它包括：星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统以及运维管理分系统。

星座分系统包括：多颗卫星与多个地面站；卫星用于采集用户辐射的电磁信号，并标记相关时空信息进行回传；地面站为卫星在地面的信息中继节点，用于接收卫星采集回传的电磁数据，并将该数据转发给电磁频谱数据中心分系统。

电磁频谱数据中心分系统对星座分系统发送的海量电磁数据融合处理，实现全球电磁频谱态势感知以及多类用户的状态获取与实时监测功能。

短波分系统包括：多个短波塔台；短波塔台通过地面网络与电磁频谱数据中心分系统建立连接；短波塔台为电磁频谱数据中心分系统到用户的信息前端与中继节点，用于向用户提供前向的信息传输与分发服务，令用户获取信息与指令。

运维管理分系统用于对星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统的运行进行控制和管理。

在上述方案的基础上，进一步的，星座分系统中的多颗卫星为配备了频谱监测载荷、激光载荷的低轨卫星，且组成walker-δ星座，轨道高度分布在600km～800km之间，轨道倾角86°，天线波束张角60°～65°，轨道数15，单轨卫星数9颗，临星间采用激光链路相连。

在上述方案的基础上，进一步的，电磁频谱数据中心分系统包括：特征提取单元、数据匹配单元、信号同步与分离单元以及融合处理单元；

特征提取单元针对回传的每段电磁数据，采用时频分析手段及小波变换方法，获取每段电磁中多个混叠信号的特征参数；

数据匹配单元以确定的时段遍历各地理网格，确定该时段覆盖有关地理网格的卫星，并获取该时段有关卫星采集到的数据，作为该区域待分析的候选数据集合；对每个区域内的候选数据集合进行匹配处理，将具有关联的数据匹配出来；

信号同步与分离单元对数据匹配单元获取的匹配数据进行对齐，并利用盲源分离技术对各混叠的信息进行分离，实现关联信号分量的获取；

融合处理单元对信号同步与分离单元中已关联信号分量进行无源定位与融合增强。

在上述方案的基础上，进一步的，运维管理分系统向星座分系统制定高速传输与路由方案，该方案包括：

S1.获取星座分系统中卫星与地面站节点的拓扑与链路状态关系，构建时间扩展图；

对时间扩展图进行表征建模，获得六元组G＝{V,E,M,T,W,γ}；其中：V表示卫星与地面站所有节点的集合；E表示节点间数据传输关系的集合，以实线链路表示；M表示节点间存储关系的集合，用虚线链路表示；T表示网络的生存时间；W为链路QoS状态参数时间序列，表示不同子时段各链路的QoS度量参数向量；γ表示链路的负载情况；

S2.获取业务参数与QoS约束条件，按优先级将业务排序；

S3.根据业务类型依次匹配网络状态与业务传输约束，获得传输路径；

S4.判断网络中是否存在满足所有QoS约束条件的传输路径，若有则选择满足用户业务QoS约束条件的路径生成业务路由表并转发数据；否则，根据业务类型及优先级判断是否需要重新规划，若需要，重新执行步骤2，并调整业务排序，若不需要，则去除优先级低的业务，生成相应业务的路由表并转发数据。

在上述方案的基础上，进一步的，运维管理分系统向短波分系统制定短波塔台对于用户的前向信息分发方案，该方案包括：

S1.获取用户的状态以及短波分系统中短波塔台的当前的工作状态，以此构建二分图匹配模型D＝{I,J,E}；其中，I表示短波塔台的集合，J表示待通信用户的集合，E表示两者关系的集合；

S2.计算短波塔台集合I中节点与待通信用户集合J中节点间的关系矩阵E；

其中，e_i,j表示第i个塔台与第j个用户的关联关系，初始值定义为0，该关系采用用户满足度定义，将通信距离、时延、时延抖动、塔台传输资源空闲等均作为衡量用户满足度的指标，每满足一项e_i,j+1；

S3.采用匈牙利算法对二分图进行匹配，获得最优匹配结果，短波塔台按照匹配关系向用户发送信息。

有益效果：(1)本发明通过各分系统的功能设计具备支撑实现广域实时电磁感知、多类用户的状态获取与实时监测等核心应用的能力。

(2)本发明通过在用户侧增加了短波分系统，可支持电磁频谱数据中心分系统对于用户的信息传输，把传统从用户—卫星—地面站—数据中心的单向信息传输模式，转化为用户—卫星—地面站—数据中心—短波塔台—用户的信息闭环，打通了星座系统的信息环路，稀疏用户通信，规避频率申请难题，有效提升数据采集、频谱管理与多样化应用的效率。

(3)本发明通过星座构型设计，实现对于全球范围内电磁用户的感知与多重覆盖。

附图说明

图1为本发明的系统组成框图；

图2为本发明中电磁频谱数据中心分系统海量多源数据融合处理过程图；

图3为本发明实施例3中的示例图。

具体实施方式

实施例1：参见附图1，一种全球电磁协同感知星座系统，用于采集VHF～Ka频段中各类用户发送的电磁信号，它包括：星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统以及运维管理分系统。

星座分系统包括：多颗卫星与多个地面站；卫星用于采集用户辐射的电磁信号，并标记相关时空信息进行回传；地面站为卫星在地面的信息中继节点，用于接收卫星采集回传的电磁数据，并将该数据转发给电磁频谱数据中心分系统。

电磁频谱数据中心分系统对星座分系统发送的海量电磁数据融合处理，实现全球电磁频谱态势感知以及多类用户的状态获取与实时监测功能。

短波分系统包括：多个短波塔台；短波塔台通过地面网络与电磁频谱数据中心分系统建立连接；短波塔台为电磁频谱数据中心分系统到用户的信息前端与中继节点，用于向用户提供前向的信息传输与分发服务，令用户获取信息与指令。

运维管理分系统用于对星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统的运行进行控制和管理。

实施例2：在实施例1的基础上，对用户段、星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统以及运维管理分系统做进一步说明。

用户段：如实施例1所述的全球电磁协同感知星座系统所能采集到的电磁信号主要是频段为VHF～Ka之间的多类型用户，涵盖物联网、通信终端与大型飞机舰船等，系统可采集到的VHF～Ka频段中各类用户发送的电磁信号。同时，对于少量需要信息交互的用户，装载小型化短波接收模块，可接收由短波塔台发射的短波信号。因此，本系统通过用户侧信息的接收，可实现全系统的信息闭环。

星座分系统：星座分系统中的卫星采用轻小型设计，星上主要载荷包括宽带频谱接收机及特殊信号载荷，频带覆盖VHF、UHF、L、S、C/X、Ku/Ka，采用软件无线电处理载荷，一体化射频前端、综合处理端机在轨重构。此外星上还载有激光端机、测控载荷、导航载荷等。卫星平台基于现有微小型卫星部组件产品集成设计，包含基于标准化板卡的集成功能单元测控馈电(含扩频应答机、馈电通信机、导航接收机)、控制管理单元(含星务、姿控计算机及相关接口和驱动电路)、供配电管理单元(含分流控制、蓄电池管理、配电控制)。卫星在工作过程中，采集用户辐射的电磁信号，并标记相关时空信息进行回传。此外，由于需要采集的信息频段宽、覆盖广，信息采集与传输压力较大，为解决上述问题，星上利用宽带电磁频谱的稀疏性和压缩感知理论，通过采用欠奈奎斯特采样系统，实现宽频带电磁信号的低速采样，降低星上采集、传输、处理的压力。

在全球范围内，人口活动区域主要集中在北半球北纬20°～60°以及南半球南纬0°～55°之间，分别居住着全球约89％与11％的人口。全球海运分布在55°S～77°N，其中34°S～71°N之间是最为活跃的海上航线。全球航空路线分布范围为55°S至90°N，其中18°N至90°N是最为活跃的航空线。近年来，北极地区成为人类近年来频繁活动的区域。为满足上述要求，给出给出如下星座分系统设计方案：

星座分系统由多颗配备了频谱监测载荷、激光载荷的低轨卫星构成，为保证星座的协同感知能力，并兼顾全球覆盖能力，星座构型采用walker-δ星座，轨道高度分布在600km～800km之间，轨道倾角86°，天线波束张角60°～65°，轨道数15，单轨卫星数9颗，临星间采用激光链路相连。该星座构型可保证从0～±90度范围内的实现100％的覆盖，且可保证同一地点至少有三颗星覆盖，同时在兼顾覆盖能力与电磁感知能力的同时，有力保证了低轨卫星的寿命。

短波分系统：短波分系统利用短波塔台作为电磁频谱数据中心分系统到用户的信息前端与中继节点，可为用户提供前向的信息传输与分发服务，令用户获取信息与指令。短波不受有源中继体的约束，可通过电离层反射提供的超远距离的通信，并拥有大量可公用的频段，可用于将前向信息有效传输给用户。

电磁频谱数据中心分系统：电磁频谱数据中心分系统的核心功能是通过海量电磁数据融合处理，实现全球电磁频谱态势感知以及多类用户的状态获取与实时监测功能。

电磁频谱数据中心分系统包括：特征提取单元、数据匹配单元、信号同步与分离单元以及融合处理单元。其中：

特征提取单元针对回传的每段电磁数据，采用时频分析手段及小波变换方法，获取每段电磁中多个混叠信号的特征参数。

数据匹配单元以确定的时段遍历各地理网格，确定该时段覆盖有关地理网格的卫星，并获取该时段有关卫星采集到的数据，作为该区域待分析的候选数据集合；对每个区域内的候选数据集合进行匹配处理，将具有关联的数据匹配出来。

信号同步与分离单元对数据匹配单元获取的匹配数据进行对齐，并利用盲源分离技术对各混叠的信息进行分离，实现关联信号分量的获取。

融合处理单元对信号同步与分离单元中已关联信号分量进行无源定位与融合增强。

参见附图2，海量电磁数据融合处理方法的具体为：

步骤1：电磁数据特征参数提取。对电磁数据进行分析，首先需要通过预处理获取电磁数据中携带的特征参数，通常主要包含信号的频率、带宽、强度等特征参数。针对回传的每段电磁数据，采用时频分析手段及小波变换方法，获取每段电磁中多个混叠信号的频率、带宽、场强等信号参数。

步骤2：多星共视的目标电磁数据匹配。将多星共视数据筛选出来，才能开展后续信号分析处理与协同感知工作。首先，将全球或指定区域按照经纬度划分为多个矩形地理网格，边长一般按照40～50km取值，实际取值可以按照计算能力进行调整；其次，按时段划分，可以按秒级、分钟级或小时级取值，以确定的时段遍历各地理网格，确定该时段可覆盖有关地理网格的卫星，并获取该时段有关卫星采集到的数据，作为该区域待分析的候选数据集合；之后，对每个区域内的候选数据集合进行匹配处理，依据时间、频率、带宽、场强等参数，将候选数据集中的数据进一步筛选，将具有关联的数据匹配出来。

步骤3：将电磁数据中混叠的信号进行同步与分离。由于卫星广域覆盖采集到的信号均为混叠信号，首先按照时空标识对步骤2获取的匹配数据进行对齐，其次利用盲源分离技术对各混叠的信息进行分离，实现关联信号分量的获取，为融合处理提供基础。

步骤4：信号的融合处理与分析。基于步骤3中已关联信号分量进行无源定位与融合增强，其中定位可采用时频差定位技术，获取该信号的目标位置信息，同时可以通过该位置信息进一步校准相关数据的特征参数，形成全球的频谱态势信息，主要包含信号频率、带宽、场强、位置等特征参数。此外，在此基础上可以增加目标识别功能，获取信号类型、调制类型、符号速率等重要参数，进一步提升电磁频谱数据中心的处理能力。

运维管理分系统：运维管理分系统主要用于实现全球电磁感知低轨星座系统各节点与分系统等组成部分的运行、控制和管理，包括卫星的跟踪测量和监视控制，卫星、短波塔台、地面站的资源调度与运行管控，电磁频谱数据中心、各类服务中心与应用节点等的管理控制以及接入访问控制、数据加密、身份认证等。在全球电磁感知低轨星座系统对信息获取与传输中，运维管理分系统核心功能体现在数据高速传输与路由以及短波塔台对于用户的前向信息分发两个方面。

(1)高速传输与路由方案

卫星与地面站作为网络的重要节点，利用卫星与地面站组网，设计支持用户QoS的高速传输与路由方案，将数据高效回传至电磁频谱数据中心。具体步骤如下：

步骤1：获取卫星与地面站等节点的拓扑与链路状态关系，构建时间扩展图。由于卫星节点的拓扑具有周期性与可预测性，分时段将卫星与地面站节点组成的网络构建为多个静态子图，再通过节点的存储资源将各时段的静态子图关联。对该时间扩展图进行表征建模，可获得如下六元组G＝{V,E,M,T,W,γ}，V表示卫星与地面站所有节点的集合；E表示节点间数据传输关系的集合，以实线链路表示；M表示节点间存储关系的集合，用虚线链路表示；T表示网络的生存时间，即该静态子图状态的持续时间，可进一步分解为多个子时段；W为链路QoS状态参数时间序列，表示不同子时段各链路的QoS度量参数向量；γ表示链路的负载情况。

步骤2：获取业务参数与QoS约束条件，按优先级将业务排序。采集到的业务数据中，不同业务对于传输的需求存在差异，通过分析业务需求将其表示为具体的约束条件，涵盖数据量、带宽、时延、优先级等方面，根据业务参数将其划分为时延容忍类业务与时延敏感类业务，将业务按照优先级排序进行判断。

步骤3：根据业务类型依次匹配网络状态与业务传输约束，获得传输路径。若为时延容忍类业务，首先根据链路负载情况、带宽约束去除不满足的路径，之后选择存储时间少，网络跳数少的传输路径作为当前业务拟传输的路径；若为时延敏感类业务，首先根据链路负载情况、带宽约束、时延约束去除不满足的路径，之后则根据时延约束选择最短传输路径。

步骤4：判断网络中是否存在满足所有QoS约束条件的传输路径，若有则选择满足用户业务QoS约束条件的路径生成业务路由表并转发数据；否则，根据业务类型及优先级判断是否需要重新规划，若需要，重新执行步骤2，并调整业务排序，若不需要，则去除优先级低的业务，生成相应业务的路由表并转发数据。

(2)短波塔台的前向信息分发

短波塔台的前向信息分发仅面向载有短波模块的用户，支持用户数量较为有限。通过卫星采集回传的信息，运维管理分系统可实时掌握各类用户当前的状态，包括待机状态、具体位置、业务传输需求以及拟占用的通信资源。运维管理分系统通过获取用户的状态信息，将短波塔台与待通信的用户进行匹配，最终完成信息发送。匹配过程如下：

步骤1：获取用户的状态以及短波塔台的当前的工作状态，以此构建二分图匹配模型。二分图匹配模型可表示为D＝{I,J,E}，I表示短波塔台的集合，J表示待通信用户的集合，E表示两者关系的集合

步骤2：计算短波塔台集合I中节点与待通信用户集合J中节点间的关系矩阵。具体如下：

其中，e_i,j表示第i个塔台与第j个用户的关联关系，初始值定义为0，该关系采用用户满足度定义，将通信距离、时延、时延抖动、塔台传输资源空闲等均作为衡量用户满足度的指标，每满足一项e_i,j+1。此处的指标可以围绕用户的QoS传输需求进行扩展，并根据实际需要进一步精细化定义。

步骤3：采用匈牙利算法对二分图进行匹配，获得最优匹配结果，短波塔台按照匹配关系向用户发送信息。

综上，本系统具备以下三方面的功能：

(1)全球电磁频谱态势感知。电磁频谱数据内隐含了大量信息，可有效反映出人类活动的特征规律。本系统可获取广域目标的电磁实时数据与历史数据结合进行处理，为频谱管理、干扰检测、电离层/平流层探测，实现频谱资源高效利用奠定基础。

(2)多类用户的状态获取与实时监测。利用广域覆盖特性，可接收航班、船舶的类型、位置、航速、航向等信息，也可支持广域物联网数据采集，能够为重要目标的监测与运力规划提供有力支撑，同时可依托该星座建立全球海事、空事、应急搜救服务中心，为优化海上空中航线、保障航海航空安全提供基础，提高应急情况下的处理能力。

(3)稀疏用户通信服务。星座可充分利用自身的覆盖能力和特点，面向少数高端用户提供就近接入通信服务，包括长航时无人机、平流层飞艇、民航飞机等特定平台，成为拓展国家通信能力的基础设施。

实施例3：参见附图3，某航班或舰船失联，现依托如实施例1或2所述的系统开展救援。

步骤1：星座分系统通过上行链路采集相关DCS、ADS-B、AIS及搜救等信号并标记好时间信息；

步骤2：星座分系统中卫星将采集到的信号通过星座分系统组网以及高速传输与路由方案回传至地面电磁频谱数据中心分系统；

步骤3：电磁频谱数据中心分系统依据电磁信号及时空标识，采用海量电磁数据融合处理方法，发掘出失联航班、舰船目标的位置与状态信息；

步骤4：短波分系统通过短波塔台的前向信息分发方法与失联航班、舰船建立通信链路，并同步展开搜救。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种全球电磁协同感知星座系统，用于采集VHF～Ka频段中各类用户发送的电磁信号，其特征在于，它包括：星座分系统、短波分系统、电磁频谱数据中心分系统以及运维管理分系统；

所述星座分系统包括：多颗卫星与多个地面站；所述卫星用于采集用户辐射的电磁信号，并标记相关时空信息进行回传；所述地面站为所述卫星在地面的信息中继节点，用于接收所述卫星采集回传的电磁数据，并将该数据转发给所述电磁频谱数据中心分系统；

所述电磁频谱数据中心分系统对所述星座分系统发送的海量电磁数据融合处理，实现全球电磁频谱态势感知以及多类用户的状态获取与实时监测功能；所述电磁频谱数据中心分系统包括：特征提取单元、数据匹配单元、信号同步与分离单元以及融合处理单元；所述特征提取单元针对回传的每段电磁数据，采用时频分析手段及小波变换方法，获取每段电磁中多个混叠信号的特征参数；所述数据匹配单元以确定的时段遍历各地理网格，确定该时段覆盖有关地理网格的卫星，并获取该时段有关卫星采集到的数据，作为有关卫星覆盖区域待分析的候选数据集合；对每个区域内的候选数据集合进行匹配处理，将具有关联的数据匹配出来；所述信号同步与分离单元对所述数据匹配单元获取的匹配数据进行对齐，并利用盲源分离技术对各混叠的信息进行分离，实现关联信号分量的获取；所述融合处理单元对所述信号同步与分离单元中已关联信号分量进行无源定位与融合增强；

所述短波分系统包括：多个短波塔台；所述短波塔台通过地面网络与所述电磁频谱数据中心分系统建立连接；所述短波塔台为所述电磁频谱数据中心分系统到用户的信息前端与中继节点，用于向用户提供前向的信息传输与分发服务，令用户获取信息与指令；

所述运维管理分系统用于对所述星座分系统、所述短波分系统、所述电磁频谱数据中心分系统的运行进行控制和管理。

2.如权利要求1所述的一种全球电磁协同感知星座系统，其特征在于，所述星座分系统中的多颗卫星为配备了频谱监测载荷、激光载荷的低轨卫星，且组成walker-δ星座，轨道高度分布在600km～800km之间，轨道倾角86°，天线波束张角60°～65°，轨道数15，单轨卫星数9颗，邻星间采用激光链路相连。

3.如权利要求1或2所述的一种全球电磁协同感知星座系统，其特征在于，所述运维管理分系统向所述星座分系统制定高速传输与路由方案，该方案包括：

S1.获取所述星座分系统中卫星与地面站节点的拓扑与链路状态关系，构建时间扩展图；

对时间扩展图进行表征建模，获得六元组G＝{V,E,M,T,W,γ}；其中：V表示卫星与地面站所有节点的集合；E表示节点间数据传输关系的集合，以实线链路表示；M表示节点间存储关系的集合，用虚线链路表示；T表示网络的生存时间；W为链路QoS状态参数时间序列，表示不同子时段各链路的QoS度量参数向量；γ表示链路的负载情况；

S2.获取业务参数与QoS约束条件，按优先级将业务排序；

S3.根据业务类型依次匹配网络状态与业务传输约束，获得传输路径；

S4.判断网络中是否存在满足所有QoS约束条件的传输路径，若有则选择满足用户业务QoS约束条件的路径生成业务路由表并转发数据；否则，根据业务类型及优先级判断是否需要重新规划，若需要，重新执行步骤2，并调整业务排序，若不需要，则去除优先级低的业务，生成相应业务的路由表并转发数据。

4.如权利要求1或2所述的一种全球电磁协同感知星座系统，其特征在于，所述运维管理分系统向所述短波分系统制定短波塔台对于用户的前向信息分发方案，该方案包括：

S1.获取用户的状态以及所述短波分系统中短波塔台的当前的工作状态，以此构建二分图匹配模型D＝{I,J,E}；其中，I表示短波塔台的集合，J表示待通信用户的集合，E表示两者关系的集合；

S2.计算短波塔台集合I中节点与待通信用户集合J中节点间的关系矩阵E；

其中，e_i,j表示第i个塔台与第j个用户的关联关系，初始值定义为0，该关系采用用户满足度定义，将通信距离、时延、时延抖动、塔台传输资源空闲均作为衡量用户满足度的指标，每满足一项，e_i,j+1；

S3.采用匈牙利算法对二分图进行匹配，获得最优匹配结果，短波塔台按照匹配关系向用户发送信息。