[发明专利]一种卫星网络的拓扑控制方法及其系统

权利要求书

1.一种卫星网络的拓扑控制方法，适用于卫星网络的拓扑控制系统，其特征在于，包括有如下步骤：

步骤(1)卫星网络中包含L颗卫星节点，卫星的轨道运行周期为T；地面站根据卫星之间完成星间链路的建立、拆解操作所需要的时间，确定拓扑时隙的划分时间间隔Δt，对卫星网络的轨道运行周期T以时间间隔Δt均匀划分，将划分得到的第n个时间间隔记为拓扑时隙p_n；

步骤(2)地面站计算各个拓扑时隙p_n内卫星之间的相对距离，得到距离矩阵D_n，运用最小生成树算法MST对距离矩阵D_n进行处理，得到与拓扑时隙p_n相对应的卫星网络的拓扑结构，将所有拓扑时隙对应的卫星网络的拓扑结构组成拓扑快照序列S；

步骤(3)在拓扑快照序列S中，选择相邻拓扑时隙所对应的拓扑结构进行比较，如果拓扑结构相同，则合并相邻拓扑时隙，去除拓扑结构相同的重复拓扑快照，更新拓扑快照序列；如果拓扑结构不相同，则依次选择后续的相邻时隙所对应的拓扑结构进行比较，直到对所有拓扑时隙的拓扑结构都进行了比较，得到去重简并后的拓扑快照序列S_DR；

步骤(4)设置拓扑结构的差异度的预设门限η，对S_DR中拓扑结构的差异度小于η的相邻快照，以增加冗余公共边的方法消除相邻快照的拓扑结构中存在的差异，再对消除差异后的相邻快照进行合并，得到加冗简并后的卫星网络的拓扑快照序列S_RI。

2.根据权利要求1所述的卫星网络的拓扑控制方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

(1a)地面站根据卫星之间完成星间链路的建立、拆解操作所需要的时间，确定拓扑时隙的划分时间间隔Δt，Δt由拓扑调整时长和拓扑维持时长t_γ共同组成：

在时长为的拓扑调整阶段，所有卫星同步地执行拓扑调整，卫星进行拓扑调整所需的时间按照下式计算：

其中，t_q为星载天线对目标的搜索捕获时间，t_r为星载天线调整跟踪目标的时间；

(1b)地面站将卫星网络的轨道运行周期T以时间间隔均匀划分，得到时长为的拓扑时隙p_n，其中，表示向上取整，表示整数集合。

3.根据权利要求1所述的卫星网络的拓扑控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

(2a)地面站根据各颗卫星在每个时刻t_n的位置坐标，计算包含L颗卫星的网络中任意两颗卫星v_i和v_j之间的欧式距离d_i,j，其中，i≠j且i,j∈{1,…,l,…,L}，并将计算结果存储在一个L×L的距离矩阵D_n中；

(2b)将距离矩阵D_n作为最小生成树算法的输入参数，计算时刻t_n的卫星网络的拓扑快照s_n，该拓扑快照所指示的网络拓扑连接关系以邻接矩阵A_n的形式存储，A_n中的第i行、第j列的元素记为ε_i,j，ε_i,j的元素值表示卫星节点之间是否存在链路，当ε_i,j＝1时，表明节点v_i和v_j之间存在链路，当ε_i,j＝∞时，表明节点v_i和v_j之间不存在链路，并在卫星网络的轨道运行周期T内，将所有拓扑时隙对应的卫星网络的拓扑结构组成拓扑快照序列S，S中的元素记为s_n。