[发明专利]一种用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法

权利要求书

1.一种用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法，其特征在于，包括下列步骤：

构造星间网络，所述星间网络用于表示全球组网观测卫星星座的星间信息传输；

构造星间网络优化问题，所述星间网络优化问题用于优化星间网络时延以及优化星间网络流量负载，其中将对于星间网络的时延优化构造为第一优化问题，所述第一优化问题表示为下式：

其中，f(delay)表示时延优化目标函数，w_s表示第s条信息的传输时延权重，e^Paths(o，d)_k表示第s条信息的传输路径所选择的第k条边以及C表示光速；以及

将对于星间网络的流量负载优化构造为第二优化问题，所述第二优化问题表示为下式：

其中，f(debit)表示流量优化目标函数，w^debit_s表示第s条信息的传输流量权重，Debit_s表示第s条信息的传输流量，表示e_k确认是否在传输路径上的判断函数；以及

基于负载加权的Dijkstra方法求解所述星间网络优化问题，其中包括下列步骤：

确定星间网络的星间链路可连通矩阵；

对待传输信息进行优先级排序；

确定星间链路的最大负载；以及

基于Dijkstra方法计算信息的传输路径，包括下列步骤：

计算传输路径加权矩阵，所述传输路径加权矩阵包括星间链路的Dijkstra权重，其中第一次计算时，根据每条星间链路的传输路径长度，计算其传输时延作为每条星间链路的Dijkstra权重；

对最高优先级的信息进行Dijkstra的最短路径计算，生成Dijkstra最短传输路径；

计算所述Dijkstra最短传输路径上每条星间链路的负载；

根据所述最大负载计算是否存在星间链路超过最大负载，当存在时排除超过最大负载的星间链路，重新进行Dijkstra计算；当不存在时，根据每条星间链路已经累加的负载生成新的Dijkstra权重，更新传输路径加权矩阵；以及

根据优先级从高到低重复上述基于Dijkstra方法计算信息的传输路径的步骤。

2.根据权利要求1所述的用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法，其特征在于：构造星间网络包括下列步骤：

将星间网络的连接关系表示为卫星节点sat以及卫星节点之间的边e；

将星间网络的星间链路的连通性表示为星间链路可连通矩阵A＝{a_ij}，其中a_ij表示卫星节点sat_i和sat_j之间的星间链路连通关系；以及

将卫星之间的信息传输路径表示为所述信息从源卫星节点sat_o传输至目的卫星节点sat_d经过的边Path(o，d)，如下式所示：

Path(o，d)＝{e₁，e₂，...，e_T}

其中，e_T表示从源卫星节点sat_o传输至目的卫星节点拍t_d经过的第T条边。

3.根据权利要求2所述的用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法，其特征在于：根据卫星节点sat_i和sat_j之间的星间传输距离L_ij确定所述卫星节点sat_i和sat_j之间的星间链路连通关系a_ij，表示为下式：

其中，L_min，L_max分别表示星间网络的卫星节点之间的最小星间传输距离和最大星间传输距离。