[发明专利]一种基于多属性决策的卫星自适应组网方法

说明书

本发明公开的一种基于多属性决策的卫星自适应组网方法，属于卫星通信技术领域。本发明在预设优先级排序基础上首先对任务需求进行量化，得到任务需求矩阵并规范化处理，基于离差最大化原则计算得到属性权重序列，由此对任务属性加权求和并排序，选择最佳任务执行。卫星在任务执行过程中，当网络环境满足条件时，启动任务切换判决。首先对周围卫星节点进行属性量化，得到卫星参数矩阵和参考序列并规范化处理，并得到灰色关联系数矩阵，根据任务所需卫星属性权重加权求和，得到多卫星综合属性序列，此时若存在更优节点，则将任务切换至最优节点。本发明通过去中心化组网和自适应任务切换，能够提高卫星网络的组网效率和可靠性。

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种卫星多任务自适应组网方法。

背景技术

随着卫星发射技术的成熟和卫星通信技术的发展，空间中卫星的数量不断增多，承载的任务日趋复杂。面对数据通信业务需求的不断增加，单颗卫星工作模式越来越难以满足需求，卫星间的组网技术成为卫星通信发展的重要方向。

目前已有的卫星组网方式中，大多采用地面中心控制，人为设定的方式，卫星组网通过地面控制中心统一调度实现。当有一个传输任务时，通过地面计算选择满足需求的一颗或多颗卫星组成任务星座执行任务，但这需要卫星与地面控制中心之间的多次命令信息交互，而卫星通信的高延时易中断特性使得这一过程将引入较大时延，对于一些时延敏感性业务，高延时将对任务完成效果造成严重影响，甚至导致任务失败。另一方面，考虑到空间电磁环境复杂多变的特性以及部分情况下的人为电磁干扰，中心计算的模式将很难满足需求。一种合理的卫星星上自适应判决组网技术将有效解决这一问题。

一个卫星网络在运行过程中将接收到多个任务，如何选择卫星节点，调配卫星资源组成相应的任务星座，卫星完成任务后如何释放资源，加入下一任务，实现卫星组网的可重构，这些问题是具有实时性和突发性的，中心式的计算调配无法及时处理，需要卫星节点基于自身信息进行实时判决。卫星对不同任务的分析判决需要考虑多方面的因素，比如任务的传输速率，延时和误码率等要求以及卫星自身的通信处理能力等，这要求卫星节点能够对任务需求特性和卫星能力进行量化分析，并比较判决，最终选择合适的任务加入。这一过程的关键在于选择合适的量化分析方法。已有的卫星自适应组网技术中，大多依赖于处理中心的计算，卫星节点缺乏自适应处理能力，大多侧重于结构流程设计，缺乏具体的量化分析方法。另一方面，在已有的相关组网方法中，大多集中于卫星多任务间的选择，缺乏对卫星拓扑和网络环境时变性的考虑，没有卫星接收任务后在运行过程中如何切换任务或某一任务在执行过程中如何切换卫星节点的方法。

发明内容

本发明公开的一种基于多属性决策的卫星自适应组网方法要解决的技术问题是：实现基于多属性决策的卫星自适应组网，且具有下述优点：(1)多任务选择判决在卫星节点上进行，能够减少卫星节点与地面控制中心的信息交互，降低组网延时；(2)卫星节点能够及时根据当前网络环境状况对组网任务选择做出判决，提高组网的智能性和灵活性；(3)能够对不同任务需求和卫星能力进行量化比较，提高卫星组网的可靠性和任务执行的效率；(4)能够实现面向任务的卫星节点自适应组网切换，从而实现任务执行过程中组网策略保持最优。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种基于多属性决策的卫星自适应组网方法，在预设优先级排序基础上首先对任务需求进行量化，得到任务需求矩阵并规范化处理，基于离差最大化原则计算得到属性权重序列，由此对任务属性加权求和并排序，选择最佳任务执行。卫星在任务执行过程中，当网络环境满足条件时，启动任务切换判决。首先对周围卫星节点进行属性量化，得到卫星参数矩阵和参考序列并规范化处理，并得到灰色关联系数矩阵，根据任务所需卫星属性权重加权求和，得到多卫星综合属性序列，此时若存在更优节点，则将任务切换至最优节点。本发明通过去中心化组网和自适应任务切换，能够提高卫星网络的组网效率和可靠性。

本发明公开的一种基于多属性决策的卫星自适应组网方法，包括如下步骤：