基于卫星网络的多对一通信冲突处理方法技术

本发明专利技术所属技术领域为卫星通信，涉及基于卫星网络的多对一通信冲突处理方法。本方法通过研究多个卫星和一个卫星进行通信的场景，提出了卫星网络的多对一通信冲突处理方法，解决了卫星因为资源不足所引发的争用、冲突的问题，适用于我国通信卫星和军用卫星系统。该方法具有低冲突率和低延时，对提高航天通信任务的质量和通信设备的使用效率具有重要意义。

Collision processing method for multiple to one communication based on satellite network

The invention belongs to the field of satellite communication, and relates to a multi one communication conflict processing method based on a satellite network. The scene of this communication methods through the study of multiple satellite and a satellite, the satellite network for communication conflict processing method, solves the satellite because of insufficient resources caused by the contention and conflict problems, suitable for our country and military satellite communication satellite system. This method has low collision rate and low delay. It is of great significance to improve the quality of space communication mission and the efficiency of communication equipment.

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
１．基于卫星网络的多对一通信冲突处理方法，其特征在于具有如下步骤：步骤１、首先采用编码策略，将低轨卫星的标号和通信时间绑定生成一维数组，奇数位表示标号，取值为０到ｎ，偶数位表示通信时间，按照卫星标号和卫星的通信时间确定其通信的码元；步骤２、接着采用启发式方式产生初始的分配方式，利用公式（１）计算满意度，去除低于满意度的数据，保证初始种群的多样性；定义调整时间满意度函数：ｆ（Δｔ）＝ｃｅｄ／Δｔ，Δｔ＞０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）其中，ｃ、ｄ为正常数，ｃ表示最小满意度，ｄ表示卫星通信所要调整的时间，ｅ表示２．７到２．８间的常数，Δｔ表示调整后任务的提前或推迟时间；步骤３、确定初温和初始解，利用公式（２）测算初温，在初温的范围内取初始的解；由公式（１）利用启发式方法得到新的初始时间分配，冲突发生时需要确定算法应用的时间段，每个卫星编码之后采用纵向分割时间段的方式划分为几个小段，每个小段都可以作为初始时间；卫星的通信时间冲突最小状态的目标值用Ｔｂ表示、卫星的通信时间冲突最大的状态的目用Ｔｗ表示，并令最差状态相对最优状态的接受概率为Ｐｒ，由函数：Ｔ＝（Ｔｗ－Ｔｂ）／ｌｎｐｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）可确定初温Ｔ，即模拟退火算法中的初始最高等级数，通过确定初温Ｔ，明确了卫星通信的上限时间；Ｔ应该遵循公式（２），并在满意度公式（１）允许的情况下进行选择；步骤４、采用ＬＯＸ，ＣＩ，ＰＭＸ，ＮＡＢＬＥ这４种不同方式的交叉操作来继承父代优良模式．由于初始分配得到的通信时间段比较单一，为了延长单个卫星通信的时间并且缩短多星冲突的通信时间，减少冲突率，需要在给定的范围内，将整个时间分为Ｍ个时间段，在各时间段中按一定的概率０．６～０．７随机选择一个时间段与整个时间所述４种方式中的冲突最小状态以不同的方式进行交叉，直至产生Ｍ个新的时间段；步骤５、交叉算子运行后利用公式（１）舍弃低于满意度的值，剩余的时间段将运行退温操作；利用公式（３）交叉选择算子计算适合种群分布的最优解，交叉和选择的概率决定了种群的分布状况，Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ抽样过程是针对每个时间段进行的，对旧时间段采用互换操作产生新时间段，并通过判断函数：Ｔｎ＝ｅ－Δ／ｔ，０≤Ｔｎ≤１（３）来接受新状态Ｔｎ，式中ｔ为操作的时间点，Δ为新旧时间段的目标值差，如此起到概率可控的寻优操作，而且可以做到增加时间段多样性并避免搜索陷入局部极小；此算法中所产生的新时间段即变异时间，变异操作的目的是使遗传算法具有随机搜索能力，并保持群体的多样性；在算法中，变异概率很小，通常取值为０～０．０２；通过此操作能够保证算法产生最优卫星通信时间段；步骤６、利用公式（２）初温和公式（４）退温，在固定的范围内进行种群的再度优化，卫星通信时间的起点已确定，为了确定终点通信时间，达到通信上下限都明确的效果，采用工程中常用的指数退温，即模拟退火算法中的退温函数：ｔｋ＝λｔｋ－１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）λ为退温速率，一般取０．８５～０．９５，退温操作能优化时间的分配，并同初温操作一起确定了卫星通信的上下限，最后得到最满意的解，此解使通信冲突的时间段达到最小。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海燕，王延春，魏德宾，颜伟，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：91