【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天基资源监测，尤其是涉及一种天基资源稳定监测方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、为了更好地管理天基资源，需要进行实时监测，即通过各种传感器、观测设备等手段，对天基网络的资源进行全天候、全方位的监测和观察，以获取它们的运行状态、位置信息、任务执行情况等数据。通过对这些数据的分析，可以及时发现和解决问题，确保天基资源的正常运行和服务质量。实时监测天基资源是进行任务规划、任务调度、任务分发、资源分配等任务的前提基础。只有通过对全局资源状态信息的把握，才能从全局角度分配资源，提高资源利用率、增加任务完成率、提升用户服务质量。因此，对天基资源的实时监测和管理是太空探索和服务的重要环节。
2、为了实现如此大规模的具有动态性、异构性的天基网络的全局资源监测，在空天地一体化网络（sagin）设计中引入了数据转发与sdn控制平面分离的设计思想。sdn技术在网络中的作用是通过分离控制层和数据层，集中进行集成网络。但是，网络架构设计的合理性、动态网络中控制器数量的确定、控制器的部署位置等问题也需要解决。
3、而在解决上述问题的传统方法中，部分方法将控制器置于地面网，数据平面由卫星网和空基网组成，其缺点在于缺乏分层结构，导致星地链路传播延迟增加，卫星节点动态变化时无法保障可靠性。相比之下，有些方法采用了分层架构，将控制器部署在地面和地球同步轨道卫星上，定期收集低轨道卫星的资源状态信息；然而，这种设计存在可扩展性差的问题，随着leo卫星节点增加，geo卫星负载必然上升，且三颗geo卫星需要同步采集leo信息，
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种天基资源稳定监测方法、系统、设备及存储介质，能够有效减少资源监测时的整体时延，提供稳定的全局资源状态信息，从而能够进行天基资源稳定监测。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种天基资源稳定监测方法，所述天基资源稳定监测方法包括：
3、对天基网络中的所有卫星进行多个第一聚类中心初始化，并初始化得到多个控制器卫星和多个交换机卫星；
4、计算每个所述交换机卫星与多个所述第一聚类中心之间的距离，并将所述交换机卫星分配至距离最小的类别中，得到多个类别；
5、计算每个类别中所有卫星的位置平均值，将所述位置平均值作为对应类别的第二聚类中心；若所述第二聚类中心与对应类别中的第一聚类中心的位置相同，则计算对应类别中所有卫星的第一平均传播延迟；
6、若所述第一平均传播延迟达到第一阈值，则计算所有控制器卫星到对应控制器卫星控制的交换机卫星之间的传播延迟；
7、若所述传播延迟小于最大允许延迟，则记录当前聚类中心的个数并计算当前聚类中心对应的当前轮廓系数；
8、若所述当前轮廓系数小于前一次记录的轮廓系数，则得到当前轮廓系数对应的最优聚类中心；
9、根据所述最优聚类中心对所述对天基网络划分多个子网，并确定每个所述子网的第一个当前控制器卫星的位置；
10、计算所述当前控制器卫星对应子网中的第二平均传播延迟和控制器卫星负载；若所述第二平均传播延迟大于第二阈值或所述控制器卫星负载大于第三阈值，则采用遗传算法确定控制器卫星的数量和位置，并采用所述控制器卫星的数量和位置部署所述控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测。
11、与现有技术相比，本专利技术第一方面具有以下有益效果：
12、本方法通过计算每个交换机卫星与多个第一聚类中心之间的距离，并将交换机卫星分配至距离最小的类别中，得到多个类别，能够减少卫星之间通信的切换次数，确保稳定连接，减少卫星通信延迟；通过计算每个类别中所有卫星的位置平均值，将位置平均值作为对应类别的第二聚类中心，并判断第二聚类中心与对应类别中的第一聚类中心的位置是否相同，判断第一平均传播延迟是否达到第一阈值，判断传播延迟是否小于最大允许延迟，还判断当前轮廓系数是否小于前一次记录的轮廓系数，以此获得最优聚类中心，能够减少控制器卫星与交换机卫星之间的传播延迟，分散控制器卫星的部署，并且采用轮廓系数能够自动找到最优聚类中心；通过根据最优聚类中心对对天基网络划分多个子网，并确定每个子网的第一个当前控制器卫星的位置，计算当前控制器卫星对应子网中的第二平均传播延迟和控制器卫星负载，若第二平均传播延迟大于第二阈值或控制器卫星负载大于第三阈值，则采用遗传算法确定控制器卫星的数量和位置，并采用控制器卫星的数量和位置部署控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测，能够有效减少资源监测时的整体时延，提供稳定的全局资源状态信息，从而能够进行天基资源稳定监测。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述若所述第二平均传播延迟大于第二阈值或所述控制器卫星负载大于第三阈值，则采用遗传算法确定控制器卫星的数量和位置，并采用所述控制器卫星的数量和位置部署所述控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测，包括：
14、若所述第二平均传播延迟大于第二阈值或所述控制器卫星负载大于第三阈值，则增加控制器卫星，并采用遗传算法根据目标函数进行迭代计算，得到新的第二平均传播延迟、新的控制器卫星负载和可见时间窗时长；
15、若所述新的第二平均传播延迟小于所述第二阈值且所述新的控制器卫星负载小于所述第三阈值，则结束迭代，得到控制器卫星的第一数量和第一位置，并采用所述控制器卫星的第一数量和第一位置部署控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测；
16、若所述新的第二平均传播延迟等于所述第二阈值且所述新的控制器卫星负载等于所述第三阈值，则选取最大可见时间窗时长对应的控制器卫星的第二数量和第二位置，并采用所述控制器卫星的第二数量和第二位置部署控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测。
17、根据本专利技术的一些实施例，通过如下方式构建所述目标函数：
18、
19、其中，表示平均传播延迟，表示控制器卫星负载，表示最大可见时间窗时长，和表示下标编号，表示控制器卫星和交换机卫星之间的链接状态，1表示链接，0表示未链接，表示两个卫星节点之间的链接状态，表示交换机卫星和控制器卫星之间的距离，表示控制器卫星数量，表示交换机卫星数量，表示正常通信情况下能容忍的最大时延。
20、根据本专利技术的一些实施例，通过如下方式计算每个所述交换机卫星与多个所述第一聚类中心之间的距离：
21、
22、
23、
24、其中，表示每个所述交换机卫星与每个所述第一聚类中心之间的距离，表示归一化后的物理距离，表示每个所述交换机卫星与每个所述第一聚类中心之间的物理距离，表示取最大值，表示取最小值，表示可见时间窗长度倒数的归一化值，表示可见时间窗长度倒数，和表示下标编号。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述计算所述当前控制器卫星对应子网中的第二平均传播延迟和控制器卫星负本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天基资源稳定监测方法，其特征在于，所述天基资源稳定监测方法包括：
2.根据权利要求1所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，所述若所述第二平均传播延迟大于第二阈值或所述控制器卫星负载大于第三阈值，则采用遗传算法确定控制器卫星的数量和位置，并采用所述控制器卫星的数量和位置部署所述控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测，包括：
3.根据权利要求2所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，通过如下方式构建所述目标函数：
4.根据权利要求2所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，通过如下方式计算每个所述交换机卫星与多个所述第一聚类中心之间的距离：
5.根据权利要求1所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，所述计算所述当前控制器卫星对应子网中的第二平均传播延迟和控制器卫星负载之后，所述天基资源稳定监测方法还包括：
6.根据权利要求1所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，通过如下方式计算对应类别中所有卫星的平均传播延迟：
7.根据权利要求1所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，通过如下方式计算所
8.一种天基资源稳定监测系统，其特征在于，所述天基资源稳定监测系统包括：
9.一种天基资源稳定监测设备，其特征在于，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求1至7任一项所述的天基资源稳定监测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的天基资源稳定监测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种天基资源稳定监测方法，其特征在于，所述天基资源稳定监测方法包括：
2.根据权利要求1所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，所述若所述第二平均传播延迟大于第二阈值或所述控制器卫星负载大于第三阈值，则采用遗传算法确定控制器卫星的数量和位置，并采用所述控制器卫星的数量和位置部署所述控制器卫星，以通过部署的控制器卫星进行天基资源稳定监测，包括：
3.根据权利要求2所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，通过如下方式构建所述目标函数：
4.根据权利要求2所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，通过如下方式计算每个所述交换机卫星与多个所述第一聚类中心之间的距离：
5.根据权利要求1所述的天基资源稳定监测方法，其特征在于，所述计算所述当前控制器卫星对应子网中的第二平均传播延迟和控制器卫星负载之后，所述天基资源稳定监测方法还包括：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：费洪晓，李启茂，龙军，王运波，刘丽敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。