[发明专利]一种考虑全时段数传的两阶段规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航卫星任务规划技术，具体涉及一种考虑全时段数传的两阶段规划方法。

背景技术

卫星数据传输在没有星间链路的北斗导航系统中，对卫星数据的上注和下传只能依赖地面站直接注入和下传，且卫星只能在进入地面站可视范围时才能进行数据传输，增加了数据龄期，降低了全球定位精度。加入星间链路之后，卫星的数传业务变为星地与星间一体化联合数据传输，数传不再受地域和时间的限制，只要星间链路是全联通的，就可以实现对北斗导航卫星的全范围全时段无缝数传，实现“单星通，整网通”的系统建设目标。

由于卫星轨道的动态变化，每颗卫星都有可视时段和不可视时段，因此每颗卫星都会有地面注入时段和卫星中转时段。在星地一体化数传规划过程中，星地直接数传和星间中转数传作为卫星数传的两个阶段，虽然星地直传的输出可作为中转数传的输入，但两个阶段在调度时具有一定的独立性，考虑的约束也不相同，可以认为是两类任务，因此，星地一体化数传规划问题是一类同时兼具两种类型任务的调度问题，如何处理好两类问题的调度使得数据在传输过程中跳数最少，用时最短，提高数据传输的能力和效率，确保数据传输的稳定性，就显得尤为重要。然而现有技术中关于导航系统数据传输的研究主要有两种：针对上行注入任务调度的多目标混合整数规划模型及启发式算法和针对星上数据下传问题的双重时间窗约束模型及禁忌搜索算法，中继卫星系统调度模型也对导航系统的数传调度有一定参考意义。但上述模型及算法都只考虑了基于星地直传中数据上注或下传的一个过程，并没有考虑数据在星间中转的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种将星地直传和星间中转两阶段综合考虑，解决了在局部布站环境下实现对全球卫星全时段数传的问题，填补了目前导航系统中转规划研究方面的空白，能够满足导航系统的全时段数传需求，解决北斗全球系统星地一体化数传问题的考虑全时段数传的两阶段规划方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种考虑全时段数传的两阶段规划方法，实施步骤包括：

1)以规划区间[t_begin,t_end]和星地时间同步任务集T作为输入，其中t_begin表示规划开始时间，t_end表示规划结束时间，通过任务规划算法得到星地直接数传任务集合DST；

2)以星地直接数传任务集合DST作为输入，确定每颗卫星的无法直接数传时间段，然后结合卫星之间的星间路由R，按拓扑周期topoPeriod为每颗卫星的不可视时间段规划中转数传任务，最后输出中转数传任务集合ZST；

3)根据星地直接数传任务集合DST、中转数传任务集合ZST生成数传规划图。

优选地，步骤1)的详细步骤包括：

1.1)设定规划区间[t_begin,t_end]，其中t_begin表示规划开始时间，t_end表示规划结束时间；设定n个星地直传任务集合DST₁～DST_n，分别对应n个节点卫星；设定任务结束时间dEndTime等于规划开始时间t_begin；

1.2)以星地时间同步任务集T作为输入，对于星地时间同步任务集T中的每一个任务t，如果满足时间dEndTime大于等于规划开始时间t_begin且小于规划结束时间t_end，则将任务t加入到星地直传待规划任务集合PT，且如果时间dEndTime大于规划开始时间t_begin则设定规划开始时间t_begin等于时间dEndTime；本实施例中以t表示星地时间同步任务，每一个星地时间同步任务用以下四元组表示：t＝<m,s,start,end>，分别表示<天线，卫星，开始时间，结束时间>；

1.3)对星地直传待规划任务集合PT中的任务按优先级排序；