[發明專利]一種考慮全時段數傳的兩階段規劃方法

有效

• 申請號: 201710556515.3
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107493127B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 張忠山;閆俊剛;姚鋒;賀仁杰;邢立寧;劉曉路;陳宇寧;王濤;陳成;陳盈果;呂濟民;褚驍庚;楊文沅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155;H04B7/185;H04B7/212;H04L12/24;G04R20/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

技術領域

本發明涉及導航衛星任務規劃技術，具體涉及一種考慮全時段數傳的兩階段規劃方法。

背景技術

衛星數據傳輸在沒有星間鏈路的北斗導航系統中，對衛星數據的上注和下傳只能依賴地面站直接注入和下傳，且衛星只能在進入地面站可視范圍時才能進行數據傳輸，增加了數據齡期，降低了全球定位精度。加入星間鏈路之后，衛星的數傳業務變為星地與星間一體化聯合數據傳輸，數傳不再受地域和時間的限制，只要星間鏈路是全聯通的，就可以實現對北斗導航衛星的全范圍全時段無縫數傳，實現“單星通，整網通”的系統建設目標。

由于衛星軌道的動態變化，每顆衛星都有可視時段和不可視時段，因此每顆衛星都會有地面注入時段和衛星中轉時段。在星地一體化數傳規劃過程中，星地直接數傳和星間中轉數傳作為衛星數傳的兩個階段，雖然星地直傳的輸出可作為中轉數傳的輸入，但兩個階段在調度時具有一定的獨立性，考慮的約束也不相同，可以認為是兩類任務，因此，星地一體化數傳規劃問題是一類同時兼具兩種類型任務的調度問題，如何處理好兩類問題的調度使得數據在傳輸過程中跳數最少，用時最短，提高數據傳輸的能力和效率，確保數據傳輸的穩定性，就顯得尤為重要。然而現有技術中關于導航系統數據傳輸的研究主要有兩種：針對上行注入任務調度的多目標混合整數規劃模型及啟發式算法和針對星上數據下傳問題的雙重時間窗約束模型及禁忌搜索算法，中繼衛星系統調度模型也對導航系統的數傳調度有一定參考意義。但上述模型及算法都只考慮了基于星地直傳中數據上注或下傳的一個過程，并沒有考慮數據在星間中轉的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種將星地直傳和星間中轉兩階段綜合考慮，解決了在局部布站環境下實現對全球衛星全時段數傳的問題，填補了目前導航系統中轉規劃研究方面的空白，能夠滿足導航系統的全時段數傳需求，解決北斗全球系統星地一體化數傳問題的考慮全時段數傳的兩階段規劃方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種考慮全時段數傳的兩階段規劃方法，實施步驟包括：

1)以規劃區間[t_begin,t_end]和星地時間同步任務集T作為輸入，其中t_begin表示規劃開始時間，t_end表示規劃結束時間，通過任務規劃算法得到星地直接數傳任務集合DST；

2)以星地直接數傳任務集合DST作為輸入，確定每顆衛星的無法直接數傳時間段，然后結合衛星之間的星間路由R，按拓撲周期topoPeriod為每顆衛星的不可視時間段規劃中轉數傳任務，最后輸出中轉數傳任務集合ZST；

3)根據星地直接數傳任務集合DST、中轉數傳任務集合ZST生成數傳規劃圖。

優選地，步驟1)的詳細步驟包括：

1.1)設定規劃區間[t_begin,t_end]，其中t_begin表示規劃開始時間，t_end表示規劃結束時間；設定n個星地直傳任務集合DST₁～DST_n，分別對應n個節點衛星；設定任務結束時間dEndTime等于規劃開始時間t_begin；

1.2)以星地時間同步任務集T作為輸入，對于星地時間同步任務集T中的每一個任務t，如果滿足時間dEndTime大于等于規劃開始時間t_begin且小于規劃結束時間t_end，則將任務t加入到星地直傳待規劃任務集合PT，且如果時間dEndTime大于規劃開始時間t_begin則設定規劃開始時間t_begin等于時間dEndTime；本實施例中以t表示星地時間同步任務，每一個星地時間同步任務用以下四元組表示：t＝<m,s,start,end>，分別表示<天線，衛星，開始時間，結束時間>；

1.3)對星地直傳待規劃任務集合PT中的任務按優先級排序；