[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

说明书

本发明涉及星间网络信息传输技术领域，提出一种用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法，包括：构造星间网络；构造星间网络优化问题；以及基于负载加权的Dijkstra方法求解所述星间网络优化问题。本发明方法优化了星间链路的平均传输时延，保证了重要信息的高时效发送。并且可以有效地使得单条链路上的流量可以通过多路径传输以实现负载均衡，避免了网络中的链路拥塞，获得了较好的链路均衡的效果。

技术领域

本发明总的来说涉及星间网络信息传输技术领域。具体而言，本发明涉及一种用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法。

背景技术

全球组网观测卫星星座一般由多个轨道面组成，每个轨道面均匀分布多颗卫星。所述星座的卫星之间通过星间链路传输信息，所述星间链路是双向链路，可以双向传输信息。每颗卫星拥有四条星间链路，包括两条轨道面内的长期星间链路，其与轨道面内相邻的两颗卫星保持持续的通联；以及两条轨道面间的星间链路，其根据具体的可见关系与东向以及及西向相邻轨道面的卫星根据通联关系依次建立星间链路，在不同时段的星间链路维持时间也有所不同。

全球组网观测卫星星座需要在任意时间保证全网任意卫星之间的的信息传输。现有技术中在进行信息传输的过程中通常使用基于单一策略的方法，例如LHP(Least HopsPath最小跳数路径)方法，存在信息传输集中于少数甚至单一的星间链路上造成链路拥塞的问题。

发明内容

为至少部分解决现有技术中全球组网观测卫星星座在进行信息传输时信息传输集中于少数甚至单一的星间链路上造成的链路拥塞问题，本发明提出一种用于全球组网观测卫星星座的星间网络优化方法，包括：

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；以及

基于负载加权的Dijkstra方法求解所述星间网络优化问题。

在本发明一个实施例中规定，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sat_d经过的第T条边。

在本发明一个实施例中规定，根据卫星节点sat_i和sat_i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。

在本发明一个实施例中规定，通过路径包括函数确定所述边是否包括在路径中，表示为下式：