本技術(shù)涉及衛(wèi)星通信，特別是涉及一種針對(duì)于天線陣列的波束切換預(yù)測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、正如現(xiàn)有技術(shù)中所述的內(nèi)容，由于衛(wèi)星和列車均具有高移動(dòng)性，因此在列車和衛(wèi)星移動(dòng)的過(guò)程中，可能會(huì)存在列車穿越不同波束區(qū)域的情況。即，可能會(huì)發(fā)生越區(qū)切換。值得注意的是，上述具有高移動(dòng)性的不僅僅可以是列車，還可能是船舶或汽車等。

2、波束切換可以分為星內(nèi)切換、星間切換以及地面切換。其中，星內(nèi)切換是指移動(dòng)體（包括列車、船舶以及汽車等）經(jīng)由同一衛(wèi)星間的不同波束時(shí)發(fā)生切換，該切換行為由同一衛(wèi)星進(jìn)行管理，因而所需切換開銷較小。星間切換是指由于衛(wèi)星的高速移動(dòng)或移動(dòng)體的高速移動(dòng)導(dǎo)致列車穿越兩個(gè)相鄰衛(wèi)星的波束覆蓋范圍，產(chǎn)生波束切換。

3、與傳統(tǒng)的波束切換不同的是，上述移動(dòng)體和衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡是確定的，波束切換是可以預(yù)測(cè)的，因而可以根據(jù)衛(wèi)星星歷信息和移動(dòng)體運(yùn)行時(shí)刻信息計(jì)算出切換觸發(fā)時(shí)的鄰區(qū)列表。但是上述能夠預(yù)測(cè)所切換的波束的前提是在僅存在一個(gè)可連接衛(wèi)星或已經(jīng)確定多個(gè)衛(wèi)星中的目標(biāo)衛(wèi)星的情況下，才能夠確定移動(dòng)體下一時(shí)段所要切換的波束。而在移動(dòng)體需要進(jìn)行星間切換，并且在下一時(shí)段有多個(gè)衛(wèi)星均可以與移動(dòng)體進(jìn)行通信連接的情況下，由于移動(dòng)體還未確定多個(gè)波束中的目標(biāo)波束，因此移動(dòng)體無(wú)法預(yù)測(cè)下一時(shí)段所要切換的波束。

4、此外，由于移動(dòng)體往往設(shè)置有多個(gè)不同發(fā)射角度的天線（即，天線陣列），因此即使已經(jīng)確定了移動(dòng)體下一時(shí)段所要切換的波束，還需要進(jìn)一步確定天線陣列中與所切換的波束通信連接的天線。從而在上述兩個(gè)切換過(guò)程中（即，衛(wèi)星切換過(guò)程以及天線切換過(guò)程）均會(huì)產(chǎn)生一定的切換開銷，而切換開銷越大則所需要消耗的額外時(shí)間、空間以及資源成本越大。

5、公開號(hào)為cn116209021a，名稱為基于信道預(yù)測(cè)的波束切換方法及裝置。該方法包括在每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，獲取車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中的狀態(tài)信息；將狀態(tài)信息輸入到強(qiáng)化學(xué)習(xí)q值網(wǎng)絡(luò)中，以便得到所有動(dòng)作對(duì)應(yīng)的q值，并采用ε?貪婪法在當(dāng)前q值中輸出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作；執(zhí)行動(dòng)作，以便得到對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)值和下一時(shí)隙的狀態(tài)信息；將當(dāng)前時(shí)隙的狀態(tài)信息、動(dòng)作、獎(jiǎng)勵(lì)值和下一時(shí)隙的狀態(tài)信息存儲(chǔ)在經(jīng)驗(yàn)池中；從經(jīng)驗(yàn)池中進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并對(duì)強(qiáng)化學(xué)習(xí)q值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

6、公開號(hào)為cn115833889a，名稱為高速移動(dòng)場(chǎng)景下基于菱形搜索的波束切換方法及相應(yīng)裝置。其中，方法包括：將接收端當(dāng)前通信細(xì)波束所在的目標(biāo)粗波束中的所有細(xì)波束，以及目標(biāo)粗波束相鄰的至少兩個(gè)粗波束中的所有細(xì)波束作為菱形搜索的波束范圍，采用菱形搜索的方式確定第一條射頻鏈路對(duì)應(yīng)的第一目標(biāo)細(xì)波束，并采用第一目標(biāo)細(xì)波束切換第一條射頻鏈路使用的細(xì)波束，同時(shí)基于第一目標(biāo)細(xì)波束，確定其他射頻鏈路使用的細(xì)波束。

7、針對(duì)上述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于在衛(wèi)星切換過(guò)程以及天線切換過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生一定的切換開銷，而切換開銷越大則所需要消耗的時(shí)間、空間以及資源成本越大，而目前無(wú)法減少上述過(guò)程的切換開銷的技術(shù)問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的實(shí)施例提供了一種針對(duì)于天線陣列的波束切換預(yù)測(cè)方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于在衛(wèi)星切換過(guò)程以及天線切換過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生一定的切換開銷，而切換開銷越大則所需要消耗的時(shí)間、空間以及資源成本越大，而目前無(wú)法減少上述過(guò)程的切換開銷的技術(shù)問(wèn)題。

2、根據(jù)本公開實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種針對(duì)于天線陣列的波束切換預(yù)測(cè)方法，包括：基于預(yù)先確定的移動(dòng)體的導(dǎo)航信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置，其中移動(dòng)體設(shè)置有天線陣列；根據(jù)星歷信息以及各個(gè)第一衛(wèi)星的波束調(diào)度信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置處，與移動(dòng)體建立連接的多個(gè)波束；基于預(yù)先設(shè)置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從多個(gè)波束中預(yù)測(cè)與移動(dòng)體建立連接的目標(biāo)波束；基于包含與天線陣列對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一天線連接向量的初始化種群，生成對(duì)應(yīng)的天線連接優(yōu)化函數(shù)，并利用遺傳算法確定與多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解，其中天線連接優(yōu)化函數(shù)用于指示天線陣列中的各個(gè)天線與目標(biāo)波束連接的適配度，目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)用于指示多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)中的最大適配度；以及在確定目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解的情況下，預(yù)測(cè)與目標(biāo)波束連接的目標(biāo)天線。

3、根據(jù)本公開實(shí)施例的另一個(gè)方面，還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序，其中，在程序運(yùn)行時(shí)由處理器執(zhí)行以上任意一項(xiàng)所述的方法。

4、根據(jù)本公開實(shí)施例的另一個(gè)方面，還提供了一種針對(duì)于天線陣列的波束切換預(yù)測(cè)裝置，包括：位置確定模塊，用于基于預(yù)先確定的移動(dòng)體的導(dǎo)航信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置，其中移動(dòng)體設(shè)置有天線陣列；第一波束確定模塊，用于根據(jù)星歷信息以及各個(gè)第一衛(wèi)星的波束調(diào)度信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置處，與移動(dòng)體建立連接的多個(gè)波束；波束預(yù)測(cè)模塊，用于基于預(yù)先設(shè)置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從多個(gè)波束中預(yù)測(cè)與移動(dòng)體建立連接的目標(biāo)波束；最優(yōu)解確定模塊，用于基于包含與天線陣列對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一天線連接向量的初始化種群，生成對(duì)應(yīng)的天線連接優(yōu)化函數(shù)，并利用遺傳算法確定與多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解，其中天線連接優(yōu)化函數(shù)用于指示天線陣列中的各個(gè)天線與目標(biāo)波束連接的適配度，目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)用于指示多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)中的最大適配度；以及目標(biāo)天線預(yù)測(cè)模塊，用于在確定目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解的情況下，預(yù)測(cè)與目標(biāo)波束連接的目標(biāo)天線。

5、根據(jù)本公開實(shí)施例的另一個(gè)方面，還提供了一種針對(duì)于天線陣列的波束切換預(yù)測(cè)裝置，包括：處理器；以及存儲(chǔ)器，與處理器連接，用于為處理器提供處理以下處理步驟的指令：基于預(yù)先確定的移動(dòng)體的導(dǎo)航信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置，其中移動(dòng)體設(shè)置有天線陣列；根據(jù)星歷信息以及各個(gè)第一衛(wèi)星的波束調(diào)度信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置處，與移動(dòng)體建立連接的多個(gè)波束；基于預(yù)先設(shè)置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從多個(gè)波束中預(yù)測(cè)與移動(dòng)體建立連接的目標(biāo)波束；基于包含與天線陣列對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一天線連接向量的初始化種群，生成對(duì)應(yīng)的天線連接優(yōu)化函數(shù)，并利用遺傳算法確定與多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解，其中天線連接優(yōu)化函數(shù)用于指示天線陣列中的各個(gè)天線與目標(biāo)波束連接的適配度，目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)用于指示多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)中的最大適配度；以及在確定目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解的情況下，預(yù)測(cè)與目標(biāo)波束連接的目標(biāo)天線。

6、本技術(shù)公開了一種針對(duì)于天線陣列的波束切換預(yù)測(cè)方法。首先，處理器基于預(yù)先確定的移動(dòng)體的導(dǎo)航信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置。然后，處理器根據(jù)星歷信息以及各個(gè)第一衛(wèi)星的波束調(diào)度信息，確定下一時(shí)段移動(dòng)體的第一位置處，與移動(dòng)體建立連接的多個(gè)波束。進(jìn)一步地，處理器基于預(yù)先設(shè)置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從多個(gè)波束中預(yù)測(cè)與移動(dòng)體建立連接的目標(biāo)波束。之后處理器基于包含與天線陣列對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一天線連接向量的初始化種群，生成對(duì)應(yīng)的天線連接優(yōu)化函數(shù)，并利用遺傳算法確定與天線連接優(yōu)化函數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解。最后，處理器在確定目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解的情況下，預(yù)測(cè)與目標(biāo)波束連接的目標(biāo)天線。

7、參考上述所述的內(nèi)容可知，由于本技術(shù)先基于預(yù)先設(shè)置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從多個(gè)波束中預(yù)測(cè)了與移動(dòng)體建立連接的目標(biāo)波束，然后基于天線連接優(yōu)化函數(shù)并利用遺傳算法確定與多個(gè)天線連接優(yōu)化函數(shù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的最優(yōu)解，因此能夠最終預(yù)測(cè)得到與目標(biāo)波束連接的目標(biāo)天線。從而，不管是在波束切換的過(guò)程中（即，從多個(gè)波束中預(yù)測(cè)與移動(dòng)體建立連接的目標(biāo)波束），還是在天線切換的過(guò)程中（即，從天線陣列中預(yù)測(cè)與目標(biāo)波束建立連接的目標(biāo)天線），所需要的切換開銷最小。進(jìn)而達(dá)到了減少移動(dòng)體的天線陣列切換連接波束時(shí)所需要消耗的時(shí)間、空間以及資源成本的技術(shù)效果。

8、進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的由于在衛(wèi)星切換過(guò)程以及天線切換過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生一定的切換開銷，而切換開銷越大則所需要消耗的時(shí)間、空間以及資源成本越大，而目前無(wú)法減少上述過(guò)程的切換開銷的技術(shù)問(wèn)題。