【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于网络通信，特别涉及一种卫星网络拓扑规划计算优化方法。
技术介绍
1、目前，大型卫星星座项目正朝着网络化、智能化的方向发展，由于卫星星座网络节点数量多且时刻在轨道上处于运动状态，网络节点之间不能保持时刻可见，卫星与卫星间的建链选择具有多样性和时变性，链路需要动态切换，拓扑结构会发生动态变化，因此网络自主拓扑规划是卫星星座实现自主智能网络管理的重要环节。要完成网络自主拓扑规划，星座卫星轨道外推和卫星间可见性计算的过程是必不可少的，这些过程涉及大规模多维度矩阵运算和大量浮点运算，对计算资源和存储资源的消耗很大。而面对卫星计算资源和存储资源紧张的现状，在卫星上实现网络拓扑自主规划和网络智能自主管理将带来很高成本。因此，如何降低网络拓扑规划对计算资源和存储资源的消耗对于卫星网络智能自主管理在星上应用具有重要意义。
2、当前国内外已经完成或正在计划、实施多个大型卫星星座项目，出于对地面覆盖度的需求，这些星座大都具备对称的特点，这其中尤以铱星、glonass星座等walker星座为代表。目前还没有针对卫星网络拓扑规划过程提出计算优化方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种基于对称性的walker星座网络拓扑规划计算优化方法，所述walker星座是一组轨道高度相同、轨道为圆轨道的卫星组成的各轨道平面平均分布且轨道平面中卫星均匀分布的星座。通过对walker星座对称性的利用，可大幅降低拓扑规划过程的计算消耗以及存储资源消耗。
2、一种基于对称性的
3、进一步的，walker星座的对称性指轨道面内各卫星平均分布、各轨道面间平均分布。
4、进一步的，卫星r与卫星r’间的可见时间段等于，卫星s与卫星s’间的可见时间段，与由于卫星r与卫星s之间相对位置关系而导致的时间偏移量之和。
5、进一步的，所述由于卫星r与卫星s之间相对位置关系而导致的时间偏移量为两个部分之和，即卫星r与卫星s之间的跨轨道时间偏移量和卫星r与卫星s之间轨道面内时间偏移量。
6、进一步的，所述由于卫星r与卫星s之间相对位置关系而导致的时间偏移量的计算公式如下：
7、
8、其中，p为星座轨道平面数，f为相邻轨道相位差，s为每个轨道面上的卫星数，pr为卫星r所在轨道平面的编号，ps为卫星s所在轨道平面的编号，nr为卫星r在轨道平面内的编号，ns为卫星s在轨道平面内的编号，t为walker星座回归周期，也即单个卫星绕地球一周的周期。
9、进一步的，指定卫星s与卫星s’的可见时间段的计算过程包括如下步骤：
10、(1)、根据星座轨道高度计算walker星座回归周期；
11、(2)、外推星座中指定卫星s以及卫星s’在拓扑规划时间内的轨道参数；
12、(3)、根据轨道参数，计算卫星s与卫星s’的可见时间段。
13、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
14、(1)、walker星座的对称性表现在轨道面内各卫星平均分布、各轨道面间平均分布，因此，在卫星星座中指定一颗运行轨道稳定的卫星s，该卫星s与卫星s’间的相对位置关系，在星座的不同位置具有绝对重复性。本专利技术利用这一特点，能够直接得到，具备与卫星s及卫星s’间一样的相对位置关系的，卫星r与卫星r’间的，可见时间段的数量及持续时间。
15、(2)、本专利技术在得到卫星r与卫星r’间的可见时间段的数量及持续时间的基础上，进一步计算由于卫星r与卫星s之间相对位置关系而导致的时间偏移量之和，从而快速的得到卫星r与卫星r’间的可见时间段。
16、(3)、目前常用的卫星网络拓扑规划方法首先要外推星座中所有卫星在未来一段时间的轨道，然后对星座中两两卫星间计算这一段时间内的可见性关系，这些计算涉及大规模多维度矩阵运算和较多浮点运算，极大地消耗了本就不宽裕的星上计算和存储资源。本专利技术利用大规模walker星座的对称性，大幅降低拓扑规划中轨道外推和可见性计算过程对计算资源和存储资源的消耗，解决了拓扑规划方法中轨道外推和可见性计算过程中大量消耗计算和存储资源的问题。
17、在使用该方法前，需要对星座中所有卫星进行轨道外推和可见性计算，在使用该方法后，仅需对选出的卫星s及其相邻轨道面卫星进行计算。对于有4个轨道面，每个轨道面6颗卫星的星座，从计算24颗星的轨道和可见性可优化至计算13颗星，可节省约45.8％的计算量。
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1.一种基于对称性的Walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述一种基于对称性的Walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种基于对称性的Walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种基于对称性的Walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种基于对称性的Walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
6.根据权利要求1-5所述的任意一种基于对称性的Walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于对称性的walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述一种基于对称性的walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种基于对称性的walker星座网络拓扑规划计算优化方法，其特征在于：
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔梁，何熊文，汪路元，燕洪成，徐勇，吴伟，佟川，赵玺，余晟，阎冬，顾明，孙哲蕾，胡杨，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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