【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星通信，具体涉及一种基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法。
技术介绍
1、卫星物联网（siot）作为地面物联网的补充和延伸，能够有效克服地面物联网在地面布设基站及连接基站的通信网时受到诸多的不足，并具有可实现全球覆盖，传感器的布设几乎不受空间限制等优势。特别是低地球轨道(leo)卫星在收集荒凉地区的数据方面发挥着独特的作用，可以为物联网设备提供紧急服务和辅助通信。然而，与传统的地面网络相比，它容易受到不同的安全威胁(如干扰攻击)，因为星地链路高度暴露，对手在发动干扰攻击时可以很容易地破坏系统并给siot系统带来风险。
2、关于抗干扰攻击方法的研究很多，主要集中在扩频技术和天线抗干扰技术上。例如，有文献提出了时频分集策略，利用跳频技术的闪避特性来提高抗干扰性能，但这种性能依赖于跳频的总频率数和带宽。有文献中提出一个双矩阵博弈框架来模拟发射机和干扰机之间的交互过程，解释了跳频策略选择机制影响结果的理论原因。有文献中为智能天线系统设计了一种基于自适应波束形成的抗干扰方法，但当信号和干扰信号的波达方向接近时，性能急剧下降。有文献中提出了一种多跳数据块盲波束形成方法，该方法利用了跳频技术和自适应阵列的不同特性。然而，那些抗干扰方法有两个缺点，一是增加了卫星的额外计算成本和能量消耗，不适合越来越庞大的低轨卫星网络。二是没有考虑到干扰方策略的变化。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法。通过
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，包括：
3、步骤s01：根据干扰场景构建抗干扰模型，获得服务卫星的传输功率和干扰卫星对服务卫星的干扰数据；
4、步骤s02：根据卫星网络的可靠性，在保证最大化卫星集群的总传输速率的条件下，建立抗干扰策略优化问题；
5、步骤s03：根据干扰卫星和地面小区的对抗构建分层斯坦伯格博弈模型，确定匹配博弈算法；
6、步骤s04：根据所述抗干扰策略优化问题获得干扰卫星的干扰策略，然后根据所述匹配博弈算法，获得地面小区与服务卫星的最佳匹配方案，输出抗干扰策略。
7、优选的，所述干扰卫星对服务卫星的干扰表示为：
8、；
9、式中，为干扰卫星对第s颗卫星的干扰，为卫星j的发射功率，为干扰卫星j'的发射功率，为干扰卫星j与服务卫星s的距离，为干扰卫星j'与服务卫星s的距离，为服务卫星s对干扰卫星j和地面小区u的离轴角，为服务卫星s对干扰卫星j'和地面小区u的离轴角，为干扰卫星j'对于存活卫星s'和存活卫星s的离轴角，为对服务卫星s的进行干扰的卫星集合。
10、优选的，所述服务卫星的传输功率表示为：
11、；
12、；
13、；
14、式中，为第u个地面小区到第s颗卫星的传输速率，n为系统噪声，，为第s颗卫星接收到的信号功率，为地面其他地面小区对第s颗卫星的旁瓣干扰，为地面小区u'的发射功率，为地面小区u'与卫星s之间的距离，为地面小区u'对于卫星s与服务卫星s'的离轴角，为服务卫星s对于地面小区u和地面小区u'的离轴角。
15、优选的，所述抗干扰策略优化问题为：
16、；
17、其中，约束条件(1)为当地面小区u和服务卫星s匹配时，，否则；
18、约束条件(2)和约束条件(3)决定了服务卫星和地面小区之间的一对一匹配；
19、约束条件(4)表示当干扰卫星j与服务卫星s匹配时，，否则；
20、约束条件(5)表示一颗干扰卫星只能干扰一颗服务卫星；
21、、为匹配因子，u为地面小区序号，s为服务卫星序号，j为干扰卫星序号，u为地面小区总数，s为服务卫星总数，j为干扰卫星总数。
22、优选的，所述匹配博弈算法包括：
23、步骤s031：在满足约束条件下，干扰卫星与服务卫星随机匹配，构成初始匹配m,地面小区与服务卫星随机匹配，构成初始匹配n；
24、步骤s032：初始化迭代控制计数器；
25、步骤s033：在地面小区与服务卫星匹配为n的情形下，干扰卫星根据多对一匹配算法得到最佳干扰匹配，如果，，否则更新计数器参数；
26、步骤s034：在干扰卫星与服务卫星匹配为的情形下，地面小区根据一对一匹配算法得到最佳服务匹配，如果，，否则更新计数器参数；
27、步骤s035：重复步骤s033~步骤s034，直到迭代计数器参数；
28、步骤s036：获得最佳匹配。
29、优选的，所述匹配博弈算法包括多对一匹配算法和一对一匹配算法。
30、优选的，当匹配关系满足如下条件时，选取多对一匹配算法；
31、；
32、条件(6)表明一颗干扰卫星只能干扰一颗服务卫星；
33、条件(7)表明一颗服务卫星可能被多颗干扰卫星干扰；
34、条件(8)表明匹配的“双方特性”；
35、m是j到s的多对一匹配，j是干扰卫星集合，s是服务卫星集合，s为服务卫星序号，j为干扰卫星序号。
36、优选的，所述多对一匹配算法包括如下多对一匹配关系函数：
37、；
38、；
39、；
40、其中，表示在给定的匹配m下，所有干扰卫星对服务卫星s的干扰，表示服务卫星s更倾向于匹配 j而不是 j'；
41、m和m'是给定的两个多对一匹配， m是匹配值，u为小区序列号，s为服务卫星序号， j， j'为干扰卫星序号，表示其他地面小区对第s颗服务卫星的旁瓣干扰，表示地面小区u到第s颗服务卫星的通信链路的信道容量。
42、优选的，当匹配关系满足如下条件时，选取一对一匹配算法；
43、；
44、其中，条件(9)表示小区的匹配卫星在服务卫星集合中；
45、条件(10)表示服务卫星的匹配小区在地面小区集合中；
46、条件(11)表示一个地面小区只能匹配一颗服务卫星，一颗服务卫星也只能匹配一个地面小区；
47、n是地面小区与服务卫星的一一匹配，u为小区序列号，s为服务卫星本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述干扰卫星对服务卫星的干扰表示为：
3.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述服务卫星的传输功率表示为：
4.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述抗干扰策略优化问题为：
5.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述匹配博弈算法包括：
6.根据权利要求5所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述匹配博弈算法包括多对一匹配算法和一对一匹配算法。
7.根据权利要求5所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，当匹配关系满足如下条件时，选取多对一匹配算法；
8.根据权利要求7所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述多对一匹配算法包括
9.根据权利要求5所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，当匹配关系满足如下条件时，选取一对一匹配算法；
10.根据权利要求9所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述一对一匹配算法包括如下一对一匹配关系函数：
...【技术特征摘要】
1.一种基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述干扰卫星对服务卫星的干扰表示为：
3.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述服务卫星的传输功率表示为：
4.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述抗干扰策略优化问题为：
5.根据权利要求1所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星抗干扰方法，其特征在于，所述匹配博弈算法包括：
6.根据权利要求5所述的基于分层斯坦伯格博弈与匹配博弈的卫星...
【专利技术属性】
技术研发人员：储飞黄，张云帆，贾录良，方胜良，曹文婷，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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