[發(fā)明專利]一種用于全球組網(wǎng)觀測(cè)衛(wèi)星星座的星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110576858.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN113301591B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晟宇;胡海鷹;李永超;張偉;李宇晴;崔永康;董飛虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W28/02;H04W28/08;H04W84/06;H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種用于全球組網(wǎng)觀測(cè)衛(wèi)星星座的星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于，包括下列步驟：

構(gòu)造星間網(wǎng)絡(luò)，所述星間網(wǎng)絡(luò)用于表示全球組網(wǎng)觀測(cè)衛(wèi)星星座的星間信息傳輸；

構(gòu)造星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，所述星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題用于優(yōu)化星間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延以及優(yōu)化星間網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載，其中將對(duì)于星間網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延優(yōu)化構(gòu)造為第一優(yōu)化問題，所述第一優(yōu)化問題表示為下式：

其中，f(delay)表示時(shí)延優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，w_s表示第s條信息的傳輸時(shí)延權(quán)重，e^Paths(o，d)_k表示第s條信息的傳輸路徑所選擇的第k條邊以及C表示光速；以及

將對(duì)于星間網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)載優(yōu)化構(gòu)造為第二優(yōu)化問題，所述第二優(yōu)化問題表示為下式：

其中，f(debit)表示流量?jī)?yōu)化目標(biāo)函數(shù)，w^debit_s表示第s條信息的傳輸流量權(quán)重，Debit_s表示第s條信息的傳輸流量，表示e_k確認(rèn)是否在傳輸路徑上的判斷函數(shù)；以及

基于負(fù)載加權(quán)的Dijkstra方法求解所述星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，其中包括下列步驟：

確定星間網(wǎng)絡(luò)的星間鏈路可連通矩陣；

對(duì)待傳輸信息進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序；

確定星間鏈路的最大負(fù)載；以及

基于Dijkstra方法計(jì)算信息的傳輸路徑，包括下列步驟：

計(jì)算傳輸路徑加權(quán)矩陣，所述傳輸路徑加權(quán)矩陣包括星間鏈路的Dijkstra權(quán)重，其中第一次計(jì)算時(shí)，根據(jù)每條星間鏈路的傳輸路徑長(zhǎng)度，計(jì)算其傳輸時(shí)延作為每條星間鏈路的Dijkstra權(quán)重；

對(duì)最高優(yōu)先級(jí)的信息進(jìn)行Dijkstra的最短路徑計(jì)算，生成Dijkstra最短傳輸路徑；

計(jì)算所述Dijkstra最短傳輸路徑上每條星間鏈路的負(fù)載；

根據(jù)所述最大負(fù)載計(jì)算是否存在星間鏈路超過最大負(fù)載，當(dāng)存在時(shí)排除超過最大負(fù)載的星間鏈路，重新進(jìn)行Dijkstra計(jì)算；當(dāng)不存在時(shí)，根據(jù)每條星間鏈路已經(jīng)累加的負(fù)載生成新的Dijkstra權(quán)重，更新傳輸路徑加權(quán)矩陣；以及

根據(jù)優(yōu)先級(jí)從高到低重復(fù)上述基于Dijkstra方法計(jì)算信息的傳輸路徑的步驟。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全球組網(wǎng)觀測(cè)衛(wèi)星星座的星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于：構(gòu)造星間網(wǎng)絡(luò)包括下列步驟：

將星間網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系表示為衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat以及衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)之間的邊e；

將星間網(wǎng)絡(luò)的星間鏈路的連通性表示為星間鏈路可連通矩陣A＝{a_ij}，其中a_ij表示衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat_i和sat_j之間的星間鏈路連通關(guān)系；以及

將衛(wèi)星之間的信息傳輸路徑表示為所述信息從源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat_o傳輸至目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat_d經(jīng)過的邊Path(o，d)，如下式所示：

Path(o，d)＝{e₁，e₂，...，e_T}

其中，e_T表示從源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat_o傳輸至目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)拍t_d經(jīng)過的第T條邊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于全球組網(wǎng)觀測(cè)衛(wèi)星星座的星間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，其特征在于：根據(jù)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat_i和sat_j之間的星間傳輸距離L_ij確定所述衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)sat_i和sat_j之間的星間鏈路連通關(guān)系a_ij，表示為下式：

其中，L_min，L_max分別表示星間網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)之間的最小星間傳輸距離和最大星間傳輸距離。