基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法技术

本发明专利技术提供了一种基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法，包括步骤1：根据卫星之间相对运动的内在规律建立离散子拓扑时间序列，通过所述离散子拓扑时间序列表征动态拓扑的演化过程；步骤2：在离散子图序列的基础上，对所有LEO/MEO卫星层间拓扑中的边进行重构，即对所有层间星间链路进行重构；步骤3：对于不同的重构结果进行最优化搜索，利用遗传算法得到最优的拓扑重构方式。本发明专利技术可以表达出网络拓扑在系统周期内的变化过程，使其构建的网络拓扑在系统周期内重构次数尽可能少，重构代价也相对较低。

Satellite inter layer topology reconfiguration method based on discrete sub topological sequence and genetic algorithm

The invention provides a topological reconstruction method of satellite topological discrete sub layer sequence and genetic algorithm based on discrete topology including step 1: time series is established according to the inherent law of the relative motion between the satellite and the evolution process through the discrete topology time series characterization of dynamic topology; step 2: Based on the sequence diagram the discrete sub, to reconstruct all LEO/MEO satellite layers in the topology, i.e. to reconstruct all layers of inter satellite links; step 3: for different reconstruction results were obtained using genetic algorithm optimization, topology reconstruction and the optimal way. The invention can express the changing process of the network topology in the system cycle, and make the network topology constructed in the system cycle as little as possible, and the cost of refactoring is relatively low.

【技术实现步骤摘要】
基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法
本专利技术涉及卫星网络通信
，具体地，涉及一种基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法，具体地，涉及一种结合离散子拓扑时间序列和遗传算法获得最为稳定的LEO/MEO卫星层间拓扑结构的方法。
技术介绍
最初的卫星通信系统是由地球同步轨道(GeosynchronousOrbit,GEO)卫星组成。GEO卫星位于赤道上方，作为地面站进行数据传输的中继站，只具有简单的转发功能。然而，随着低轨道(Low-earthOrbit,LEO)和中轨道(Middle-earthOrbit,MEO)卫星的出现，卫星通信系统开始往多层次、一体化的方向发展，由若干处于不同高度轨道或是相同高度的轨道组成网络，作为地面数据传输的一个复杂的交换网络。卫星网络本身也开始具备数据处理能力，可以在星上进行一定程度的数据处理，保证网络传输的有效性和鲁棒性。目前，卫星网络根据涉及到的轨道高度，可以分为单层卫星和多层卫星。其中，单层卫星是指其组成卫星均在同一层轨道上，目前的研究热点是LEO单层卫星网络。而多层卫星是指由位于不同层次的卫星组成，包括：LEO/ME本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据卫星相对运动的内在规律，借助滑动窗口方法寻找静态子拓扑及该静态子拓扑的存活时间，并构建离散子拓扑时间序列；步骤2：在离散子拓扑时间序列的基础上，统筹考虑所有LEO‑MEO卫星所有的边的重构，利用遗传算法将LEO‑MEO卫星层间子拓扑作为个体，采用顺序权重进行顺序编码，产生初始种群；步骤3：将时域寿命和重构代价双重指标线性和作为适应度函数进行遗传算子操作，并在每次遗传算子操作迭代完成后对初始种群进行修正操作；步骤4：根据时域约束的异步进化终止条件，并累计适应度值，得到最优个体及该最优个体祖先构成的最稳定...

【技术特征摘要】
1.一种基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据卫星相对运动的内在规律，借助滑动窗口方法寻找静态子拓扑及该静态子拓扑的存活时间，并构建离散子拓扑时间序列；步骤2：在离散子拓扑时间序列的基础上，统筹考虑所有LEO-MEO卫星所有的边的重构，利用遗传算法将LEO-MEO卫星层间子拓扑作为个体，采用顺序权重进行顺序编码，产生初始种群；步骤3：将时域寿命和重构代价双重指标线性和作为适应度函数进行遗传算子操作，并在每次遗传算子操作迭代完成后对初始种群进行修正操作；步骤4：根据时域约束的异步进化终止条件，并累计适应度值，得到最优个体及该最优个体祖先构成的最稳定的拓扑重构过程。2.根据权利要求1所述的基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：根据卫星相对运动的内在规律，为每颗LEO卫星建立时间线，根据所连接的MEO卫星进行分段；其中，卫星相对运动的内在规律是指：尽管卫星的运动轨道不同，但是每一颗卫星都是进行周期性运动，从而使得任意两颗卫星之间相对运动轨迹也呈周期性，将其中一颗卫星看成静态时，能够动态计算另一个卫星距离远点的距离，从而判断任意两颗卫星的可见时间段；步骤1.2：用窗口截取各LEO卫星的时间线；具体地，设窗口的起始时间是0时刻，而窗口的截止时间从0时刻开始逐渐增大，直到某一时间点，窗口中的某个LEO卫星切换到某一MEO卫星时，则窗口停止增大，当前窗口内的层间卫星拓扑即为对应时间段的静态子拓扑；步骤1.3：将窗口从起始位置移动到当前截止时刻，截止位置从当前时刻开始增大直到出现某个LEO卫星切换到某一MEO卫星时，则停止切换；步骤1.4：判断系统周期是否完成，若完成则结束，得到系统周期内的层间拓扑的离散子拓扑时间序列，并执行步骤2；若未完成，则返回执行步骤1.3。3.根据权利要求1所述的基于离散子拓扑序列和遗传算法的卫星层间拓扑重构方法，其特征在于，所述步骤1中的滑动窗口方法是指：为各LEO卫星建立时间线，标注不同时间段上所连接的MEO卫星，用窗口截取各LEO卫星的时间线，获得窗口对应时间段内的各LEO与MEO卫星的连接情况。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞龙，陈静，李书坤，李旭，陈龙，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31