[发明专利]一种基于改进蚁群算法的卫星QoS路由算法

权利要求书

1.一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法，其特征在于，具体步骤如下：

C1、使用本征向量法来确定各个QoS属性的相对重要性；

C2、针对星上多媒体业务对QoS的需求，设定星间链路存在能满足业务需求的理想QoS属性信息；用表示一条链路上理想的QoS属性信息，用x＝(x₁,x₂,…,x_n)表示链路实际的QoS属性信息；

C3、如果蚂蚁k当前处于卫星节点i，则它选择下一个卫星节点j时，基于如下的状态转移规则：

其中，q是在[0,1]区间均匀分布的随机数，q₀∈[0,1]为一常数，J是选择的卫星节点。

C4、计算路径优度；

C5、结合Max-Min蚂蚁理论，每次循环完成后，只要蚂蚁找到了路径，就对该路径进行信息素的更新，将各条路径上的浓度限制在[τ_min,τ_max]范围内；每次循环完成后，根据下式进行信息素的更新：

对于任意一个τ_ij，下式成立：

其中，表示全局最优路径的QoS距离；

所以而τ_min则选择一个常数。

2.根据权利要求1所述一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法，其特征在于，经过一定次数的循环后，算法收敛于一条或几条路径，此时，需要通过目标函数来评价路径，进而选出最优解，目标函数如下所示：

式中，r_path表示路径优度，cost(path)表示路径的通信开销，目标函数值越大，则表示路径越优，对QoS的支持越好，具有最大数值的路径，就是最优路径。

3.根据权利要求1所述一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法，其特征在于，使用本征向量法来确定各个QoS属性的相对重要性，具体是：由决策人把m个属性的重要性成对比较，把第p个属性对第q个属性的相对重要性记为β_pq，并认为这是属性p的权w_p与属性q的权w_q之比的近似值，β_pq≈w_p/w_q，得到如下矩阵：

根据上述矩阵，有

(B-nI)w＝0

其中，I是单位矩阵，n是矩阵B的阶数；若属性之间相对重要性的值估计准确，则上式等于0，若值估计不够准确，则B中元素的小的摄动，就代表本征值的小的摄动，于是有：

Bw＝λ_maxw

式中λ_max是矩阵B的最大本征值，则可以根据上式求得属性相对重要性w＝[w₁,w₂,…,w_n]^T。

4.根据权利要求3所述一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法，其特征在于，为了判断矩阵B是否具有合理性，引入一致性比率，它是一致性指标与随机指标的比值，其中n为矩阵B阶数，n阶矩阵对应的RI值如下

n＝2，RI＝0.0；

n＝3，RI＝0.58；

n＝4，RI＝0.90；

n＝5，RI＝1.12；

n＝6，RI＝1.24；

n＝7，RI＝1.32；

若CR＞0.1，说明矩阵B不合理，需重新估算；若CR＜0.1，可认为矩阵B合理，能求得相对重要性。