[发明专利]一种基于核度积的卫星信息系统拓扑结构优化方法

权利要求书

1.一种基于核度积的卫星信息系统拓扑结构优化方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将卫星信息系统中的功能单元作为节点，将卫星信息系统中功能单元之间的链路作为边，得到卫星信息系统对应的有向图；

(2)计算有向图中各个节点的广义度为k＝(1-ε)k_a+k_c，其中，k_a为在有向图中与该节点连接的边的个数，k_c＝εK，K是有向图中所有节点的节点度的最大值，ε＝ε_f+ε_m+ε_t，

${\mathrm{\ϵ}}_t={\mathrm{\α}}_6\·\frac{n_{child}}{\underset{N}{\Σ}{n}_{child}}$

其中，n_child表示当前节点作为根节点时在有向图中的子节点数，是有向图中各个节点分别作为根节点时在有向图中子节点数的和，N为有向图中的节点总数，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅,α₆∈[0,1]且α₁+α₂+α₆＝1且α₁>α₂>α₃,α₄>α₅，主控节点为控制各节点之间进行信息交互的节点，备用节点为主控节点的备份，其余节点为普通节点；

(3)计算有向图中各个节点的节点核度积

$T_i=\frac{S_{G-V_i}-S_G}{S_{G-V_i}}\×(l_G-l_{G-V_i})$

其中，S_G为有向图中所有节点相互通信的最短路径长度，为节点i被孤立后有向图中所有节点相互通信的最短路径长度，l_G是有向图中边的总数，是节点i被孤立后有向图中边的总数，i＝1，2，3，，，N；

(4)计算有向图中节点i与节点j之间的最短路径e_ij的重要性为

$I_{link}(i,j)=\underset{u=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{v=u+1}{\overset{N}{\Σ}}\frac{W_{ij}(u,v)}{W(u,v)}$

其中，i＝1，2，3，，，N，j＝1，2，3，，，N且i≠j，W(u,v)为节点u与节点v之间的路由权重总量，R表示从节点u到节点v最短路径上的所有节点集合，W_ij(u,v)表示在从节点i到节点j之间的最短路径e_ij失效时从节点u到节点v的路由权重总量；

(5)如果节点的节点核度积小于设定节点核度积阈值，则该节点为短板节点，否则该节点为正常节点，遍历有向图中的所有节点得到短板节点的集合并记为D1；依次将有向图中两节点之间的所有最短路径重要性与设定路径重要性阈值比对，如果路径的重要性小于设定路径重要性阈值，则该路径为短板路径，否则该路径为正常路径，遍历有向图中所有两点之间的最短路径后得到短板路径的集合后，提取所有短板路径中的节点，并得到集合D2；

(6)将集合D1、集合D2都包含的节点作为待优化节点，在每一个待优化节点附近添加一个备用节点，并将备用节点分别连接至当前待优化节点的相邻节点；所述相邻节点为在有向图中通过边与当前节点相连的节点。