[發(fā)明專利]一種面向大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空一體稀疏資源表征方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110370561.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113098588B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周笛;盛敏;鮑晨曦;李建東;白衛(wèi)崗;史琰;李浩然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空一體稀疏資源表征方法，實(shí)現(xiàn)的具體步驟為：1)劃分待表征大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃時(shí)間；2)確定網(wǎng)絡(luò)中不同軌道衛(wèi)星的星間關(guān)系；3)計(jì)算旋轉(zhuǎn)距離；4)對(duì)星間關(guān)系進(jìn)行空間稀疏表征；5)計(jì)算星間關(guān)系基矩陣的觀測(cè)值；6)對(duì)星間關(guān)系進(jìn)行時(shí)間稀疏表征；7)對(duì)星間關(guān)系進(jìn)行時(shí)空一體稀疏表征。本發(fā)明應(yīng)用星間關(guān)系矩陣之間的旋轉(zhuǎn)封閉性和星間關(guān)系矩陣在頻域具有的稀疏性，顯著降低了通信資源表征的空間復(fù)雜度，能夠很好的適用于大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信資源的表征，可用于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信資源的高效管控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域中的一種面向大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空一體稀疏資源表征方法。本發(fā)明可用于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信資源的稀疏表征，從而為大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信資源的高效管控提供支持。

背景技術(shù)

為彌補(bǔ)地面無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全覆蓋的缺陷，SpaceX和OneWeb等公司致力于構(gòu)建具有數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。隨著星間鏈路在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用，大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌矣捎谛l(wèi)星的高速軌道運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓鄻印＿@使得衛(wèi)星間可用的通信資源是不斷變化的，因此，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星通信資源的高效利用，需要對(duì)不斷變化的通信資源進(jìn)行表征，設(shè)計(jì)一種針對(duì)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信資源的稀疏表征方法。

Jianjiang Wang等人在其發(fā)表的論文“Towards dynamic real-time schedulingfor multiple earth observation satellites”(Journal of Computer and SystemSciences，January 2014)中應(yīng)用了一種基于時(shí)間窗的通信資源表征方法。該方法將兩顆衛(wèi)星可見(jiàn)的時(shí)間段刻畫為一個(gè)可用于傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)的時(shí)間窗，每顆衛(wèi)星在自己的時(shí)間窗內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母邉?dòng)態(tài)性，每顆衛(wèi)星可能具有多個(gè)用于傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)的時(shí)間窗。需要傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)的衛(wèi)星與其可用的時(shí)間窗的對(duì)應(yīng)關(guān)系將以矩陣的形式存儲(chǔ)起來(lái)。面對(duì)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，數(shù)千顆衛(wèi)星可能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用于傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)的時(shí)間窗的數(shù)量將迅速增長(zhǎng)。這使得基于時(shí)間窗的表征方式具有較高的空間復(fù)雜度。因此，有限的衛(wèi)星存儲(chǔ)使得基于時(shí)間窗的表征方式不適用于大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

西安電子科技大學(xué)在其申請(qǐng)的專利文獻(xiàn)“基于時(shí)變圖的空間信息網(wǎng)絡(luò)資源表征方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?016103678398，申請(qǐng)公布號(hào)：CN106100718A，申請(qǐng)日：2016年5月30日)中公開(kāi)了一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源表征方法。該方法以衛(wèi)星作為頂點(diǎn)，通過(guò)不同頂點(diǎn)間的連接線表示星間的連接關(guān)系，兩個(gè)頂點(diǎn)間有連接線則兩顆衛(wèi)星間有通信資源，否則沒(méi)有。在進(jìn)行衛(wèi)星通信資源表征時(shí)，該方法需要對(duì)每個(gè)時(shí)隙全網(wǎng)衛(wèi)星的拓?fù)溥B接關(guān)系進(jìn)行表征。這種表征方式對(duì)于每個(gè)軌道具有N顆衛(wèi)星的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)而言，其每個(gè)時(shí)隙兩個(gè)軌道衛(wèi)星的星間拓?fù)溥B接關(guān)系所需存儲(chǔ)空間為N²。面對(duì)大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)時(shí)隙需要對(duì)數(shù)千顆衛(wèi)星之間的拓?fù)溥B接關(guān)系進(jìn)行表征，這使得基于時(shí)變圖的表征方式具有極高的空間復(fù)雜度。此外，在時(shí)變圖上進(jìn)行資源調(diào)度，必須先將規(guī)劃時(shí)間內(nèi)所有時(shí)隙的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接關(guān)系都表征出來(lái)，又增加了時(shí)變圖表征的空間復(fù)雜度。這使得基于時(shí)變圖的表征方式不能夠適用于大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的資源表征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種面向大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空一體稀疏資源表征方法。用于解決現(xiàn)有資源表征方法在表征大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的通信資源時(shí)具有極高的空間復(fù)雜度的問(wèn)題，同時(shí)還可用于解決現(xiàn)有基于資源表征方法進(jìn)行通信資源調(diào)度時(shí)必須將規(guī)劃時(shí)間內(nèi)所有時(shí)隙的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接關(guān)系都表征出來(lái)的問(wèn)題。