[发明专利]一种基于GEO与LEO双层卫星网络的协同频谱感知方法

权利要求书

1.一种基于GEO与LEO双层卫星网络的协同频谱感知方法，其特征在于：以GEO卫星作为网络的骨干节点，对感知任务进行评估并实施多星协同感知策略；以LEO卫星作为频谱感知节点，采用能量检测的方式对地面设备是否占用频谱资源进行感知，并将感知结果上报给GEO卫星；具体包括感知任务评估、策略调度以及信息融合三个部分，具体步骤如下：

(1)感知任务评估：GEO卫星根据设定的任务开始时间、任务区域、任务区域上空LEO卫星数量、任务优先级在内的任务参数对感知任务进行评估，确定感知目标及其对应的感知精度要求，并向LEO卫星发出频谱感知指令；

(2)策略调度：LEO卫星根据接收到的频谱感知指令进行单星频谱感知，并将感知结果上报给GEO卫星，GEO卫星根据感知结果和感知精度之间的匹配度，自主选择单星频谱感知策略或多星协同感知策略；具体包括如下步骤：

(2.1)LEO卫星根据接收到的频谱感知指令进行单星频谱感知，并将感知结果上报给GEO卫星，GEO卫星根据感知目标选择出种子卫星；

(2.2)GEO卫星判断各LEO卫星的感知精度是否达到要求：若达到要求，则进入步骤(2.3)；否则，进入步骤(2.4)；

(2.3)实施单星频谱感知策略，LEO卫星进行单星频谱感知；

(2.4)GEO卫星将每个种子卫星单独划分为一个联盟，对剩余的其他LEO卫星实施联盟博弈算法，实施多星协同感知策略；联盟博弈算法的形成规则为：

其中：Sⁱ和S^j表示联盟i和联盟j，＞表示喜好函数，表示LEO卫星l在本次迭代之前加入的所有历史联盟；_lS^j＞_lSⁱ表示相对联盟Sⁱ，LEO卫星l更愿意加入S^j；

(3)信息融合：针对单星频谱感知策略，GEO卫星根据LEO卫星的感知结果直接判定所感知频段是否占用，并将判定信息发送给地面指挥中心；针对多星协同感知策略，GEO卫星分别汇总各联盟内的感知数据，根据逻辑或融合准则做出判定，并将融合结果发送给地面指挥中心。

2.根据权利要求1所述的基于GEO与LEO双层卫星网络协同频谱感知方法，其特征在于：所述步骤(1)中，GEO卫星对感知任务进行评估，将对第k次感知任务的评估建模为：

其中：t_ek为任务开始时间，s_h任务区域，n_k为任务区域上空LEO卫星数量，l_k为任务优先级，DB表示GEO卫星的历史感知任务评估数据库，ε_k为目标感知精度，m_k为目标数。

3.根据权利要求1所述的基于GEO与LEO双层卫星网络协同频谱感知方法，其特征在于：所述步骤(2)中，LEO卫星采用能量检测的方式进行单星频谱感知，在阴影莱斯信道条件下，单星频谱感知策略的漏检概率为：

其中：为LEO卫星i对感知目标k的漏检概率，P_t为用频设备的发射信号功率，N₀为噪声功率谱密度，2b₀为散射分量的平均功率，u为采样点数，m为Nakagami衰落参数，Ω为直射分量的平均功率，是长度为n的增量因子，Γ(·)为伽玛函数，λ为判决门限，₁F₁(·)表示合流超几何函数。

4.根据权利要求3所述的基于GEO与LEO双层卫星网络协同频谱感知方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述种子卫星的选取方案为：

其中：为LEO卫星i对感知目标k的虚警概率，α为虚警概率门限值，表示使目标函数最大化时i所对应的值，N为LEO卫星总数量，表示为已经被选出来的种子卫星，表示所有LEO卫星中除去选出的种子卫星后的集合。