[发明专利]基于资源移动性的空间信息网络资源互换方法

权利要求书

1.一种基于资源移动性的空间信息网络资源互换方法，包括：

(1)初始化空间信息网络参数，观测卫星集合OS＝{os₁,os₂,...,os_i,...,os_P}，中继卫星集合RS＝{rs₁,rs₂,...,rs_j,...,rs_Q}，地面站集合GS＝{gs₁,gs₂,...,gs_m,...,gs_R}，待观测目标集合OB＝{ob₁,ob₂,...,ob_n,...,ob_S}，其中os_i表示第i个观测卫星，i∈[1,P]，rs_j表示第j个中继卫星，j∈[1,Q]，gs_m表示第m个地面站，m∈[1,R]，ob_n表示第n个待观测目标，n∈[1,S]，P、Q、R、S分别为网络中观测卫星、中继卫星、地面站及待观测目标的个数；

(2)将规划周期T划分为M个等长时隙，每个时隙的长度为：

τ＝T/M,T∈(0,+∞),M∈[1,+∞)；

(3)将步骤(1)中初始化的各种集合导入到Satellite Tool Kit商用软件中，根据该软件中的星历表判断在每个时隙τ内，其观测卫星与待观测目标可视关系、观测卫星与中继卫星的可视关系及观测卫星与地面站之间的可视关系，并对这些可视关系进行记录；

(4)根据步骤(3)记录的可视关系构建资源关系演进图；

(5)基于步骤(4)构建的资源关系演进图定义基于位移矢量的多维资源组合服务能力度量为其中，为链路弧的容量，表示第k个时隙的第i个节点，表示第m个时隙的第j个节点，Lrc为该资源组合对应的流包含的边的集合，该流的起点和终点分别为和为起点与终点之间的位移矢量；

(6)定义网络中到达的任务流为m(ts_m,te_m,dv_m,ll_m,s_m,d_m)，其中ts_m是任务m最早开始被执行的时间，te_m是任务m最晚被成功执行的时间，dv_m是任务m的数据量需求，ll_m是任务m的源端和目的端的位移矢量，s_m是任务m对应的源节点即观测点，d_m是任务m对应的目的节点即地面站，定义任务m的服务能力需求dc_m为dc_m＝dv_m·ll_m；

(7)地面控制中心收集当前网络资源使用状态，根据收集到的网络资源使用状态定义资源关系演进图上的边对应的资源状态参量为：其中，为边剩余的可承载数据量大小；

(8)根据任务m需求及每种单一资源的资源状态参量构建基于权重资源的等效资源组合寻找图G，按如下步骤进行：

(8a)根据每种单一资源的资源状态参量的值确定资源关系演进图中弧的权重的大小，两者成正相关，即构成一个初始的基于权重资源的等效资源组合寻找图Gp；

(8b)在Gp图的基础上引入两个虚拟节点v_s和v_d，并在该图中添加v_s到等效源节点的弧和v_d到等效目的节点的弧，将通过虚拟节点v_s和v_d在Gp图上添加的弧的集合记为L_v，其中，等效源节点是满足任务m时延需求的时隙到时隙所对应的所有源节点s_m，等效目的节点是满足任务m时延需求的时隙到时隙所对应的所有目的节点d_m；

(8c)将Gp图上属于集合L_v的弧的权重设置为0，构建的新图则记为基于权重资源的等效资源组合寻找图G；

(9)在基于权重资源的等效资源组合寻找图G上利用图论中的最短路径算法，寻找虚拟节点v_s到v_d的最短路径p，并记录下该路径p所对应的资源组合rc以及其服务能力bm·ll_m，计算任务m的服务能力需求：dc_m＝dv_m·ll_m，将bm·ll_m与dc_m进行比较：

若bm·ll_m＜dc_m，则执行步骤(10)，反之，执行步骤(11)；

(10)在基于权重资源的等效资源组合寻找图上删除资源组合rc中数据承载量为bm的边，形成一个新的基于权重资源的等效资源组合寻找图G′，更新图中参量，返回步骤(9)；

(11)将所有记录的资源组合合并，任务m的最佳资源组合寻找过程结束。