[發(fā)明專利]基于約束滿足的低軌互聯(lián)網(wǎng)星座星地鏈路規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110992515.4
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113612525B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅奇龍;孫超
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西星邑空間技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 韓暢

1.一種基于約束滿足的低軌互聯(lián)網(wǎng)星座星地鏈路規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

構(gòu)建星地幾何可見模型；

構(gòu)建星間距離可見模型；

根據(jù)所述星地幾何可見模型構(gòu)建星地鏈路可見模型；

根據(jù)所述星地鏈路可見模型獲取目標衛(wèi)星與地面信關(guān)站設(shè)備之間的測量數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述星地幾何可見模型和所述星間距離可見模型確定約束條件；

根據(jù)所述約束條件確定所述測量數(shù)據(jù)的有效性，并根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)的有效性建立有效測量鏈路矩陣；

確定星地組網(wǎng)規(guī)劃原則；

根據(jù)所述星地組網(wǎng)規(guī)劃原則、所述約束條件和所述有效測量鏈路矩陣建立目標星地鏈路規(guī)劃模型；

對所述目標星地鏈路規(guī)劃模型進行計算，得到星地鏈路資源調(diào)度結(jié)果；

所述根據(jù)所述約束條件確定所述測量數(shù)據(jù)的有效性，并根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)的有效性建立有效測量鏈路矩陣包括：

設(shè)R是地面信關(guān)站設(shè)備與目標衛(wèi)星的徑向距離、E是測控天線電軸與目標衛(wèi)星間的俯仰角；R_max是地面信關(guān)站設(shè)備的最大測控距離、E_min是地面信關(guān)站設(shè)備跟蹤目標衛(wèi)星的最小仰角條件；

則有效測量數(shù)據(jù)的約束條件表示為：R≤R_max，E≥E_min；

ΔT是滿足最短測量弧長的時間片，T是可見弧段時長窗口，A＝{a₁，a₂，...，a_|M|}是待執(zhí)行任務集合；

則在一個可見弧段時長窗口內(nèi)，時間片的數(shù)量表示為

針對每顆衛(wèi)星的測軌任務，設(shè)有M個地面信關(guān)站設(shè)備和K個衛(wèi)星組網(wǎng)的星座參加測量，則得到M×K可見矩陣，當時間片內(nèi)的測量數(shù)據(jù)有效時，對應的星地鏈路數(shù)值設(shè)置為“1”；當時間片內(nèi)的測量數(shù)據(jù)無效時，對應的星地鏈路數(shù)值設(shè)置為“0”，得到所述有效測量鏈路矩陣；

設(shè)t₁時間衛(wèi)星s內(nèi)部干擾信號強度為地面信關(guān)站設(shè)備對于星座內(nèi)部干擾最大容忍程度為max_{g_dis}；t₁時間地面信關(guān)站設(shè)備g的落雨量是地面信關(guān)站設(shè)備運行對于雨量的最大許可范圍為max_{g_rain}；

則在一定時間t₁時，星地幾何可見窗口實際可用的條件表示為：

所述根據(jù)所述星地組網(wǎng)規(guī)劃原則、所述約束條件和所述有效測量鏈路矩陣建立目標星地鏈路規(guī)劃模型，包括：

設(shè)A＝{a₁，a₂，...，a_|M|}是待執(zhí)行任務集合，w_ij是調(diào)度時間里衛(wèi)星i在其第j個可見弧段里要完成的任務，1＜i＜n，1＜j＜N_i，n為調(diào)度時間要實施任務的衛(wèi)星數(shù)目，N_i為衛(wèi)星i在調(diào)度時間里的可見弧段數(shù)，S＝{s₁，s₂，...，s_|G|}是地面信關(guān)站設(shè)備天線波束的資源集合，C表示約束條件集，包含調(diào)度問題的所有約束條件，TW表示時間窗口集，每個任務相對于每個資源有一系列的時間窗口或者沒有，如果沒有，表示該任務不能在該資源上執(zhí)行，Th表示調(diào)度的截止時間，可用以下形式表示星地鏈路的調(diào)度問題：

Θ＝{A，S，C，TW，Th}；

設(shè)t_i∈{0，1}表示任務a_i的調(diào)度決策變量，對于一個指定的任務子集如果所述任務子集中任一任務沒有滿足，則調(diào)度結(jié)果表示無效，完成所述任務子集的要求表示為：

設(shè)x_i，j∈{0，1}表示資源選擇決策變量，如果選擇資源S_j執(zhí)行任務a_i，則x_i，j＝1，TW_i，j表示第j個資源對于第i個任務的可用時間窗口集，表示時間窗口決策變量，如果資源S_j在時間窗口內(nèi)執(zhí)行任務a_i，則表示可行解集合，該解滿足所有的調(diào)度約束，對于必須完成的任務子集必須分配相匹配的資源和時間窗口，表示為：

設(shè)st_i表示任務a_i的調(diào)度開始時間，d_i表示任務a_i的持續(xù)時間，如果任務a_i和任務a_i′同時占用一個資源S_j，則任務a_i和任務a_i′的調(diào)度時間必須滿足以下條件：

C₂₁＝{Z|x_i，j*s_i-x_i′，j*s_i′≥d_i′，if?s_i≥s_i′，i，i′∈M，j∈S}；

C₂₂＝{Z|x_i，j*s_i′-x_i′，j*s_i≥d_i，if?s_i′≥s_i，i，i′∈M，j∈S}；

設(shè)表示第k個時間窗口的開始時間，任意可以完成的任務開始時間必須在所選定的資源的可用時間窗口開始時間之后，表示為：

設(shè)表示第k個時間窗口的結(jié)束時間，任意可以完成任務的執(zhí)行必須在所選定資源的可用時間窗口之內(nèi)，且包含在調(diào)度周期Th內(nèi)，表示為：

C₄₂＝{Z|0≤s_i+d_i≤Th，i∈M}；

F(Z)是調(diào)度優(yōu)化目標函數(shù)；

所述目標星地鏈路規(guī)劃模型為：max?F(Z)＝∑_i∈M(t_ip_i)；

p_i表示任務a_i的優(yōu)先級。