恭喜南京航空航天大学曾欣喜获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种基于任务区域值守策略的合同网主星选择方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119449153B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510025436.4,技术领域涉及:H04B7/185;该发明授权一种基于任务区域值守策略的合同网主星选择方法是由曾欣喜;黄旭星;杨彬;李爽设计研发完成,并于2025-01-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于任务区域值守策略的合同网主星选择方法在说明书摘要公布了:本发明属于合同网主星选择技术领域,涉及一种基于任务区域值守策略的合同网主星选择方法,包括如下步骤:获取某一滚动时域内星座中所有卫星的空间状态数据、平台状态数据和任务状态数据;基于最小跳数约束的自适应星座聚落生成方法,根据设定的最小跳数,利用空间密度聚类算法自适应生成星座聚落集合;通过基于任务区域值守策略的聚落主星选择方法,综合卫星各项性能,计算各聚落集合的主星和备份主星;本发明优化了主星选择策略,提升了分布式任务规划的可靠性和分布式系统的适应性与鲁棒性。
本发明授权一种基于任务区域值守策略的合同网主星选择方法在权利要求书中公布了:1.一种基于任务区域值守策略的合同网主星选择方法,其特征在于:包括如下步骤:S1、从某一滚动时域窗口内的分布式卫星星座中获取m个卫星的空间状态数据、平台状态数据和任务状态数据;其中:所述空间状态数据为卫星i的ECEF空间位置速度,其中,分别为ECEF系下卫星i的xyz三轴位置,分别为ECEF系下卫星i的xyz三轴速度;所述平台状态数据为卫星i的卫星健康度、剩余电量、剩余内存、剩余带宽,记作;所述任务状态数据为卫星i任务完成率;S2、根据步骤S1获取的空间状态数据、平台状态数据和任务状态数据分别构建空间状态数据集合,平台状态数据集合、任务状态数据集合;在构建空间状态数据集合的同时,设置初始的聚落数量N,并设置聚落内卫星之间的最小跳数M;所述平台状态数据集合包括平台编号集合;S3、根据聚落数量N从空间状态数据集合中随机选择N个坐标点作为初始聚落集合,将初始聚落集合输入空间密度聚类算法,并设置迭代次数iter、迭代精度error进行迭代计算,得到聚落集合;S4、根据影响卫星之间可视性的几何可见约束、星间距离约束和相对角速度约束来定义各卫星的建链约束条件,所述建链约束条件为:几何可见约束=星间距离约束=相对角速度约束=1,即,对聚落中的各卫星进行建链判断,令i=1;S5、根据图论构建聚落中的颗卫星的阶无向连通图,其中为连通图的顶点集合,为连通图的边集合,表示顶点vj到顶点vk的边;S6、根据步骤S4中的建链约束条件以及根据步骤S5中的无向连通图G定义的连通矩阵,通过对聚落si中的所有卫星进行连通判断,构建连通矩阵Wi,即为聚落si的路由表;S7、通过Dijkstra算法,反复使用迭代公式: ;迭代计算后得到最小跳数矩阵mti,所述最小跳数矩阵mti的表达式为: ;式中,为从顶点到顶点的最小跳数;根据对聚落S中的各卫星的建链判断结果,令i=1,循环迭代计算聚落最小跳数矩阵集合;若MT中最大的元素小于设定的最小跳数M,即,则输出聚落集合S,否则N=N+1,并返回步骤S3;S8、从步骤S2和S3中分别获取空间状态数据集合,平台状态数据集合,任务状态数据集合和聚落集合S,并输入任务区域的ECEF坐标;S9、聚落si包含平台编号集合,cspi,j为聚落si中第j颗卫星的编号,将聚落si的中心点空间坐标记为,卫星cspi,j与聚落中心的距离dpj,有聚落si中心距离矩阵;S10、基于虚拟拓扑策略将卫星之间的运动周期划分为一系列相等间隔的时间片构建卫星网络快照,再计算卫星路由性能指标和基于卫星平台数据集合计算卫星平台性能指标以及基于卫星任务数据集合计算卫星任务性能指标;所述卫星路由性能指标包括卫星平均路由时延、卫星路由时延差、平均节点度和节点度抖动;所述卫星平台性能指标包括卫星健康度、剩余电量、剩余内存、剩余带宽;所述卫星任务性能指标为任务堆积率;其中:所述平均路由时延的矩阵为: ;式中,TS为卫星之间的最小时延矩阵,为m*1的全1矩阵;所述路由时延差的矩阵为: ;所述平均节点度的矩阵为: ;所述节点度抖动的矩阵为: ;式中,表示对MW每行取最大值,表示对MW每行取最小值;所述卫星健康度的矩阵为: ;所述剩余电量的矩阵为: ;所述剩余内存的矩阵为: ;所述剩余带宽的矩阵为: ;所述任务堆积率的矩阵为: ;其中,为卫星m全部任务数量,为卫星m未完成任务数;S11、根据步骤S10中的卫星路由性能指标、卫星平台性能指标和卫星任务性能指标,构建指标矩阵,对于聚落si,将代入熵权法,计算得到聚落si中各卫星的主星效能矩阵,对进行降序排序,效能排名第一位的效能值记为,对应的卫星编号记为,效能排名第二位的效能值为,对应的卫星编号记为,并根据任务区域值守策略从中选择主星msi和备份主星bsi;其中:所述任务区域值守策略是根据已知的效能矩阵和卫星编号矩阵构建而成的;所述任务区域值守策略为:a、若位于任务区域Tg内,位于任务区域Tg外,则主星msi=,备份主星bsi=;b、若位于任务区域Tg外,位于任务区域Tg内,且,则主星msi=,备份主星bsi=;c、若位于任务区域Tg外,位于任务区域Tg内,且,则主星msi=,备份主星bsi=;d、若和均位于任务区域Tg外,则主星msi=,备份主星bsi=;S12、令i=1,基于步骤S11循环迭代计算主星集合和备份主星集合。
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