[發(fā)明專利]基于多目標(biāo)遺傳算法的低軌衛(wèi)星通信線路切換控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011369120.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112558474B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李云;邱飛;吳廣富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種基于多目標(biāo)遺傳算法的低軌衛(wèi)星通信線路切換控制方法，其特征在于，包括：

S1：獲取終端的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向，采用高斯-馬爾可夫算法對(duì)終端的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向進(jìn)行處理，得到在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)終端的運(yùn)行路線；采用高斯-馬爾可夫算法計(jì)算終端的運(yùn)動(dòng)行為的公式為：

其中，V_n表示第n個(gè)時(shí)隙終端的方向，S_n表示第n個(gè)時(shí)隙終端的速度，S_n-1表示第n-1個(gè)時(shí)隙終端的速度，V_n-1表示第n-1個(gè)時(shí)隙終端的方向；α表示調(diào)節(jié)速度和方向的隨機(jī)性參數(shù)；表示時(shí)間段內(nèi)終端運(yùn)動(dòng)速度的平均值，表示時(shí)間段內(nèi)終端運(yùn)動(dòng)方向的平均值；和分別為服從高斯分布的隨機(jī)變量；

S2：獲取衛(wèi)星當(dāng)前的位置信息，采用衛(wèi)星星歷預(yù)測(cè)當(dāng)前衛(wèi)星在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的不同位置信息；

S3：根據(jù)終端的運(yùn)行路線和當(dāng)前衛(wèi)星在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的不同位置信息預(yù)測(cè)單顆覆蓋衛(wèi)星對(duì)終端通信連接的起始時(shí)間和切換時(shí)刻；單顆覆蓋衛(wèi)星對(duì)終端通信連接的起始時(shí)間和切換時(shí)刻的具體過(guò)程包括：

S31：計(jì)算單顆衛(wèi)星覆蓋面積，即計(jì)算覆蓋區(qū)的地心角，其公式為：

其中，R_e為地球半徑，h為低軌衛(wèi)星高度，β為終端與低軌衛(wèi)星通信的最小仰角；

S32：根據(jù)地心角計(jì)算衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)的半徑，其公式為：

X＝R_esinα

S33：根據(jù)衛(wèi)星的位置以及衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)的半徑計(jì)算以衛(wèi)星為中心的覆蓋面積；其公式為：

S34：根據(jù)終端的位置和以衛(wèi)星為中心的覆蓋面積得到終端開(kāi)始進(jìn)入衛(wèi)星覆蓋區(qū)的時(shí)刻以及終端出衛(wèi)星覆蓋區(qū)的時(shí)刻；

S4：根據(jù)起始時(shí)間和切換時(shí)刻獲取各個(gè)衛(wèi)星對(duì)終端通信連接的覆蓋周期間的重疊關(guān)系，根據(jù)重疊關(guān)系得到終端與衛(wèi)星切換關(guān)系有向圖；

終端與衛(wèi)星切換關(guān)系有向圖包括：服務(wù)衛(wèi)星1對(duì)終端的服務(wù)起始時(shí)刻是T_a1截至?xí)r刻是T_b1，服務(wù)衛(wèi)星2對(duì)終端的服務(wù)起始時(shí)刻是T_a2，截至?xí)r刻是T_b2；當(dāng)T_a1T_a2T_b1，終端從服務(wù)衛(wèi)星1切換到服務(wù)衛(wèi)星2上連續(xù)；當(dāng)T_a1T_a2T_b2T_b1時(shí)，衛(wèi)星2整個(gè)服務(wù)周期都在衛(wèi)星1的服務(wù)周期內(nèi)，為了降低切換次數(shù)，不進(jìn)行衛(wèi)星切換；當(dāng)T_a1T_b2或者T_b1T_a2時(shí)，兩個(gè)衛(wèi)星的服務(wù)周期沒(méi)有重疊的部分則不具備相互切換的條件，

S5：采用Pareto多目標(biāo)遺傳算法對(duì)終端與衛(wèi)星切換關(guān)系有向圖中的切換路徑進(jìn)行篩選，尋找最優(yōu)切換路徑；

S6：根據(jù)最優(yōu)切換路徑控制低軌衛(wèi)星與終端切換的路徑。