【技术实现步骤摘要】
一种基于双向A星算法的卫星网络路由规划方法
[0001]本专利技术涉及卫星网络路由规划控制领域，具体涉及一种基于双向A星算法的卫星网络路由规划方法。
技术介绍
[0002]随着移动通信技术的发展，卫星通信成为研究热点之一。当前地面移动通信主要依靠基站进行无线通信，但是其信号覆盖范围有限，且会受到包括地形、天气、外部环境在内的各种影响。卫星通信有效克服了以上缺陷，广泛运用于灾难救援、天气检测、地形勘探等地面通信网络适用性较差的任务中。现有一些研究将软件定义网络(Software Defined Network，SDN)运用于卫星网络，提出了基于SDN的网络架构，实现对卫星的高效控制。
[0003]现有对软件定义卫星网络的研究处于起步阶段，如何充分利用卫星运动的特点和软件定义网络的优势，是解决大规模卫星网络组网路由问题的关键因素。软件定义卫星网络路由规划方法主要面临以下几个难点。首先，路由性能要求多样。为了保证网络性能，路由策略需要满足路由开销小、可靠性高、包传输成功率高、合理性的要求。其次，信息时变性强。节点发现拓扑变...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双向A星算法的卫星网络路由规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取卫星总数量，卫星位置，卫星轨道，卫星运动速度；步骤2，建立考虑链路时效性和跳数的网络拓扑动态模型，确定模型约束条件；步骤3，基于可接受程度，对当前可行路由策略集合进行评估，确立评价指标；步骤4，根据评价指标，确立优化目标；步骤5，设计单向A星算法评估函数，计算参考路由；步骤6，设计双向A星算法评估函数，根据参考路由求取总体可接受程度最高的路由策略集合，作为当前最优路由策略。2.根据权利要求1所述的基于双向A星算法的卫星网络路由规划方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2
‑
1，卫星网络模型定义为G(N,C,L,T)，其中N表示卫星节点的集合，|N|＝V，V为卫星总数量；C＝(c
ij
)
V
×
V
是描述链路代价的矩阵，矩阵C中的元素c
ij
用于描述卫星i和卫星j之间的链路代价；L＝(l
ij
)
V
×
V
是描述卫星连接情况的矩阵，l
ij
＝1表示卫星i和卫星j之间存在连接，l
ij
＝0表示卫星i和卫星j之间不存在连接；是描述通信链路预计维持时间的矩阵，表示卫星i和卫星j之间的通信链路预计维持时间；步骤2
‑
2，建立如下链路代价方程：2，建立如下链路代价方程：2，建立如下链路代价方程：其中，t1表示路由规则成功下发至卫星后，在未来一段时间卫星的运动中，c
ij
最小的时刻，t2表示c
ij
最大的时刻；表示在t时刻，矩阵T中通信链路预计维持时间倒数最大的元素，表示在t时刻，矩阵T中通信链路预计维持时间的倒数最小的元素，hop(i,j)＝1，表示卫星i和卫星j直接通信时，两者之间的跳数为1，c
ij
表示c
ij
在t1时刻对应的值，是其下限，是c
ij
在t2时刻对应的值，是其上限；步骤2
‑
3，建立如下约束方程：
其中，式(4)表示只有当卫星i和卫星j之间的距离d
ij
小于两者最大通信距离D
ij
时，才会存在通信链路，式(5)表示不同条件下c
ij
的取值，式(6)表示不同条件下的取值。3.根据权利要求2所述的基于双向A星算法的卫星网络路由规划方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3
‑
1，使用平均值和区间半径的形式表示链路代价，如下方程所示：1，使用平均值和区间半径的形式表示链路代价，如下方程所示：步骤3
‑
2，对于任意两个链路(i,j)和(u,v)，根据式(7)和式(8)分别表示为A＝[m
ij
,w
ij
]，B＝[m
uv
,w
uv
]；当m
ij
≤m
uv
时，记录为A＜B，表示A比B具有更小的链路代价；定义ζ(A＜B)为可接受程度，如下方程所示：步骤3
‑
3，建立如下可接受程度分类：其中，当ζ(A＜B)＝0时，假设“A比B具有更小的链路代价”不被接受；当0＜ζ(A＜B)＜1时，决策者接受假设“A比B具有更小的链路代价”，满意程度为0到1；当ζ(A＜B)≥1时，决策者对假设“A比B具有更小的链路代价”非常满意；步骤3
‑
4，对于任意两个卫星节点s和t，令P
st
表示所有s
‑
t的路由，并且对于任意s
‑
t的路由，进行如下定义：p＝{e1,e2,
…
,e
n
,
…
,e
Q
}
ꢀꢀꢀꢀ
(11)其中e
n
＝(i,j)，表示节点i和节点j之间的链路，n＝1,2,...,Q，Q表示路由策略p中的链路数量；步骤3
‑
5，建立如下路由策略代价方程：
其中，cost(p)表示路由...
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