基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法、装置及介质；该方法包括：基于巨型星座卫星的拓扑分群结果划分时空网格，并对划分得到的网格相应进行编号；基于卫星星下点的轨迹路径，获取网格与卫星拓扑群之间在时域上的动态匹配关系；利用静态网格分布与星座部署特征关系及任务需求设定路径权值，基于最短路径算法在所述时空网格中搜索获得静态网格路径；利用当前收到任务信息的卫星节点的工作状态以及邻域拓扑资源对所述静态网格路径进行局部动态调整，以获得转发所述任务信息的下一卫星节点。述任务信息的下一卫星节点。述任务信息的下一卫星节点。

【技术实现步骤摘要】
基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法、装置及介质


[0001]本专利技术实施例涉及巨型星座的管理及任务规划
，尤其涉及一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法、装置及介质。

技术介绍

[0002]低轨巨型星座具有覆盖面积广、卫星数目多、通信时延低等优势，通过建立卫星互联网系统，结合地面信关站部署，可以为全球互联通信提供更加广阔的应用前景。
[0003]传统的星座任务规划模式通常需要地面站对任务执行的卫星进行运行管理及指令上注，在面向全球多用户、突发性任务时难以保证高实时性要求。同时，低轨巨型星座由于卫星数目多，过境时间短，有限的地面站资源难以在短时间内实现长期大规模卫星的轨道动力学演化并进行任务规划。因此，需要建立星座精准化管理框架，对卫星资源进行高效调配，从而实现星座自主任务规划。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法、装置及介质；能够简化星上任务规划流程，降低系统延迟，并且为进行星间信息高效传输，实现低轨巨型星座的自主运行及任务规划提供解决方案。
[0005]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法，所述方法包括：
[0007]基于巨型星座卫星的拓扑分群结果划分时空网格，并对划分得到的网格相应进行编号；
[0008]基于卫星星下点的轨迹路径，获取网格与卫星拓扑群之间在时域上的动态匹配关系；
>[0009]利用静态网格分布与星座部署特征关系及任务需求设定路径权值，基于最短路径算法在所述时空网格中搜索获得静态网格路径；
[0010]利用当前收到任务信息的卫星节点的工作状态以及邻域拓扑资源对所述静态网格路径进行局部动态调整，以获得转发所述任务信息的下一卫星节点。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划装置，所述装置包括：网格划分部分、获取部分、搜索部分和动态调整部分；其中，
[0012]所述网格划分部分，经配置为基于巨型星座卫星的拓扑分群结果划分时空网格，并对划分得到的网格相应进行编号；
[0013]所述获取部分，经配置为基于卫星星下点的轨迹路径，获取网格与卫星拓扑群之间在时域上的动态匹配关系；
[0014]所述搜索部分，经配置为利用静态网格分布与星座部署特征关系及任务需求设定路径权值，基于最短路径算法在所述时空网格中搜索获得静态网格路径；
[0015]所述动态调整部分，经配置为利用当前收到任务信息的卫星节点的工作状态以及邻域拓扑资源对所述静态网格路径进行局部动态调整，以获得转发所述任务信息的下一卫星节点。
[0016]第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算设备，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，
[0017]所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
[0018]所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
[0019]所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述基于时空网格的巨型星座任务路径规划的步骤。
[0020]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于时空网格的巨型星座任务路径规划程序，所述基于时空网格的巨型星座任务路径规划程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法的步骤。
[0021]本专利技术实施例提供了一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法、装置及介质；利用多尺度时空网格技术，将高动态且复杂的星座动力学演化模型转化为星座资源与时间和空间角度离散的网格匹配，实现巨型星座远距离任务规划的路由划分及卫星资源对应，从而实现巨型星座的高效互联，将复杂的轨道长期演化及动态路径规划问题转化为在离散时空网格内的资源决策，简化星上任务规划流程，降低系统延迟，并且为进行星间信息高效传输，实现低轨巨型星座的自主运行及任务规划提供解决方案。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种巨型星座示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法流程示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的一级网格划分示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的卫星路径平移递推示意图；
[0026]图5为本专利技术实施例提供的静态网格路径示意图；
[0027]图6为本专利技术实施例提供的一种动态调整的流程示意图；
[0028]图7为本专利技术实施例提供的一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划装置结构示意图；
[0029]图8为本专利技术实施例提供的一种计算设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0031]参见图1所示的能够使用于本专利技术实施例技术方案的低轨巨型星座示意图，由于低轨巨型星座的卫星数目多，过境时间短，有限的地面站资源难以短时间实现长期大规模卫星的轨道动力学演化并进行任务规划。基于此，本专利技术实施例期望通过利用多尺度时空
网格技术，将高动态且复杂的星座动力学演化模型转化为星座资源与时间和空间角度离散的网格匹配，从而将复杂的长期轨道演化及动态规划问题转化为在离散时空网格内的资源决策，简化了星上任务规划流程，降低系统延迟。为进行星间信息高效传输，实现低轨巨型星座的自主运行及任务规划提供解决方案。
[0032]针对以上内容，参见图2，其示出了本专利技术实施例提供的一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法，该方法可以包括：
[0033]S201：基于巨型星座卫星的拓扑分群结果划分时空网格，并对划分得到的网格相应进行编号；
[0034]S202：基于卫星星下点的轨迹路径，获取网格与卫星拓扑群之间在时域上的动态匹配关系；
[0035]S203：利用静态网格分布与星座部署特征关系及任务需求设定路径权值，基于最短路径算法在所述时空网格中搜索获得静态网格路径；
[0036]S204：利用当前收到任务信息的卫星节点的工作状态以及邻域拓扑资源对所述静态网格路径进行局部动态调整，以获得转发所述任务信息的下一卫星节点。
[0037]通过图2所示的技术方案，利用多尺度时空网格技术，将高动态且复杂的星座动力学演化模型转化为星座资源与时间和空间角度离散的网格匹配，实现巨型星座远距离任务规划的路由划分及卫星资源对应，从而实现巨型星座的高效互联，将复杂的轨道长期演化及动态路径规划问题转化为在离散时空网格内的资源决策，简化了星上任务规划流程，降低系统延迟，并且为进行星间信息高效传输，实现低轨巨型星座的自主运行及任务规划提供解决方案。
[0038]针对图2所示的技术方案，在一些实现方式中，所述基于巨型星座卫星的拓扑分群本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时空网格的巨型星座任务路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：基于巨型星座卫星的拓扑分群结果划分时空网格，并对划分得到的网格相5应进行编号；基于卫星星下点的轨迹路径，获取网格与卫星拓扑群之间在时域上的动态匹配关系；利用静态网格分布与星座部署特征关系及任务需求设定路径权值，基于最短路径算法在所述时空网格中搜索获得静态网格路径；0利用当前收到任务信息的卫星节点的工作状态以及邻域拓扑资源对所述静态网格路径进行局部动态调整，以获得转发所述任务信息的下一卫星节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于巨型星座卫星的拓扑分群结果划分时空网格，并对划分得到的网格相应进行编号，包括：基于星间连通性以及相对运动关系对星座中的卫星进行分群，得到多个卫5星拓扑群；其中，相邻拓扑群之间具有联通的星间链路，拓扑群内部的卫星处于相对稳定的运行状态；根据拓扑群对地面的覆盖范围划定与单个拓扑群覆盖能力相匹配的一级网格；在每个一级网格内部，基于单颗卫星对地覆盖范围设定二级网格；0结合轨道倾角特征，设定相邻纬度带内的网格为交错分布，并且为每个一级网格设定交错程度以适配多种倾斜轨道分布；基于经纬度坐标为每个一级网格进行编码。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于卫星星下点的轨迹路径，获取网格与卫星拓扑群之间在时域上的动态匹配关系，包括：5基于一级网格的纬度带分布对单颗卫星的星下点轨迹在不同纬度带所产生的经度跨度进行统计；将卫星的星下点轨迹利用与纬度带边界的交点进行表示，从而将卫星路径表示为进出不同纬度带的离散路径端点；结合卫星轨道所产生的周期漂移，以起始周期路径端点为范本对多周期路径端点进行平移递推；将网格点和平移后的路径端点进行匹配，获得卫星星下点轨迹所跨越的网格路径以及跨越单个网格的时长。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用静态网格分布与星座部署特征关系及任务需求设定路径权值，基于最短路径算法在所述时空网格中搜索获得静态网格路径，包括：获取巨型星座中关于轨道倾角、星间链路的配置参数；基于所述轨道倾角、星间链路的配置参数，以设定的优先策略对网格路径赋予不同的权值；基于最短路径算法对网格进行静态搜索，得到最短路径对应的网格集合G＝{g1,
…
g
i
…
g
n
}作为所述静态网格路径。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用当前收到任务信息的卫星节点的工作状态以及邻域拓扑资源对所述静态网格路径进行局部动态调整，以获得转发所述任务信息的下一卫星节点，包括：针对当前收到任务信息的卫星节点对应的最短路径对应的网格集合G＝{g1,
…
g
i
…
g
n
}中的第i个网格g
i
执行以下步骤，直至所有网格执行完毕从而获得转发任务信息的下一卫
星节点：获取第i个网格g
i
的卫星邻域资源信息；根据卫星位置、与网格的匹配关系从所述邻域资源中筛选出下一节点的候选卫星集合；将候选卫星集合S中的卫星按照可用度进行排序，并从排序后的候选卫星集合S＝{s1,
…
s
j
…
s
max
}中获取匹配度最佳的卫星s
j
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云华，毛雨荷，曹喜滨，邱实，陈雪芹，李宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：