[發明專利]一種面向大規模衛星網絡的時空一體稀疏資源表征方法

有效

• 申請號: 202110370561.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113098588B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 周笛;盛敏;鮑晨曦;李建東;白衛崗;史琰;李浩然
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種面向大規模衛星網絡的時空一體稀疏資源表征方法，其特征在于，應用星間關系矩陣之間的旋轉封閉性，利用衛星的星間關系矩陣計算旋轉距離，實現對星間關系的空間稀疏表征；應用壓縮感知理論計算星間關系矩陣的觀測值，實現對星間關系的時間稀疏表征；將時間稀疏和空間稀疏結合在一起，實現對星間關系的時空一體稀疏表征，該方法的步驟包括如下：

(1)劃分待表征大規模衛星網絡的規劃時間：

將至少具有千顆衛星的大規模衛星網絡中待表征的規劃總時間Ts劃分為T個時隙，時隙長度為τ＝Ts/T；

(2)確定網絡中不同軌道衛星的星間關系：

(2a)將處于同一軌道的所有衛星組成該軌道的衛星集合；

(2b)將所有衛星集合中的任意兩個衛星集合作為大規模衛星網絡的一個待表征分組；

(2c)將每個分組中任意兩個來自不同衛星集合的衛星在每個時隙處于彼此通信范圍內評定該兩個衛星的星間關系為可見并用“1”表示，否則，評定星間關系為不可見并用“0”表示；

(2d)將每個分組中任意兩個來自不同衛星集合的衛星全部時隙的星間關系組成一個星間關系矩陣；

(3)計算旋轉距離：

(3a)在每個分組所有的星間關系矩陣中隨機選擇一個關系矩陣作為該分組的星間關系基矩陣，并將該星間關系基矩陣中第一個由不可見變為可見的時隙作為基準時隙；

(3b)利用旋轉距離公式，計算每個分組中每個星間關系矩陣相對于該分組的星間關系基矩陣的旋轉距離；

(4)對星間關系進行空間稀疏表征：

將每個分組的所有旋轉距離組成一個旋轉距離矩陣，用每個分組的星間關系基矩陣和旋轉距離矩陣，對該分組的星間關系進行空間稀疏表征；

(5)計算星間關系基矩陣的觀測值：

(5a)利用稀疏變換公式，對每個分組的星間關系基矩陣進行稀疏變換，得到稀疏矩陣，并統計每個稀疏矩陣中非零值的個數；

(5b)根據測量矩陣的行數公式，計算每個分組星間關系基矩陣的測量矩陣的行數；

(5c)使用采樣公式，對每個分組的星間關系基矩陣進行采樣，得到星間關系基矩陣的觀測值矩陣；

(6)對星間關系進行時間稀疏表征：

用每個分組星間關系基矩陣的觀測值矩陣替代該分組的星間關系基矩陣，對該分組星間關系進行時間稀疏表征；

(7)對星間關系進行時空一體稀疏表征：

將時間稀疏表征和空間稀疏表征結合在一起，對大規模衛星網絡每個分組的星間關系進行時空一體稀疏表征。

2.根據權利要求1所述的一種面向大規模衛星網絡的時空一體稀疏資源表征方法，其特征在于，步驟(3b)中所述的旋轉距離公式如下：

其中，表示第k個分組中第i個衛星和第j個衛星的星間關系矩陣相對于該分組的星間關系基矩陣的旋轉距離，S^k表示第k個分組中的基準時隙，表示中第一個由不可見變為可見的時隙。

3.根據權利要求1所述的一種面向大規模衛星網絡的時空一體稀疏資源表征方法，其特征在于，步驟(5a)中所述的稀疏變換公式如下：

Θ^k＝W*L^k

其中，Θ^k表示第k個分組星間關系基矩陣的稀疏矩陣，W表示離散傅里葉變換基矩陣，*表示矩陣的相乘操作，L^k表示第k個分組的星間關系基矩陣。

4.根據權利要求3所述的一種面向大規模衛星網絡的時空一體稀疏資源表征方法，其特征在于，步驟(5b)中所述測量矩陣的行數公式如下：

其中，M^k表示第k個測量矩陣的行數，C表示根據重構誤差、時隙間隔及重構時間的測試結果選取的一個數，K^k表示Θ^k的非零值個數，K^k的取值遠小于T，表示向上取整操作。

5.根據權利要求3所述的一種面向大規模衛星網絡的時空一體稀疏資源表征方法，其特征在于，步驟(5c)中所述的采樣公式如下：

Y^k＝Φ^k*L^k

其中，Y^k表示對第k個分組的星間關系基矩陣進行采樣得到的觀測值矩陣，Φ^k表示第k個分組星間關系基矩陣的測量矩陣。