[发明专利]一种低轨卫星系统资源调度方法

权利要求书

1.一种低轨卫星系统资源调度方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：建模物联网网关关联变量；

S2：建模卫星间数据转发变量；

S3：建模地面站关联变量；

S4：建模物联网网关、卫星及地面站数据缓存模型；

S5：建模物联网网关、地面站关联及资源分配限制条件；

S6：基于物联网网关传输最大时延最小化确定用户关联及资源调度策略；

令所述物联网网关数量为N，卫星数量为M，地面站数量为K；G_n表示第n个物联网网关，S_m表示第m个卫星，V_k表示第k个地面站，1≤n≤N，1≤m≤M，1≤k≤K；

所述步骤S1中，建模物联网网关关联选择变量具体包括：令u_n,m,t∈{0,1}为物联网网关G_n与卫星S_m在第t个时隙内的关联变量，若u_n,m,t＝1，表示物联网网关G_n与卫星S_m在第t个时隙内关联，反之，u_n,m,t＝0；

所述步骤S2中，建模卫星间数据传输变量具体包括：令α_m,l,t∈{0,1}表示卫星S_m与S_l在第t个时隙内的数据传输变量，若α_m,l,t＝1，表示卫星S_m在第t时隙内传输数据至卫星S_l，反之，α_m,l,t＝0；

所述步骤S3中，建模地面站关联变量具体包括：令x_m,k,t表示卫星S_m与地面站V_k在第t个时隙内的关联变量，若x_m,k,t＝1，表示卫星S_m与地面站V_k在第t时隙内关联，反之，x_m,k,t＝0；

所述步骤S4中，建模物联网网关数据缓存模型与卫星数据缓存模型具体包括：物联网网关收集一定量数据缓存在所述物联网网关中，所述物联网网关通过上行链路将数据上传至所述卫星；所述卫星将所接收到的所述物联网网关卸载至其它卫星或所述地面站中；

1)所述物联网网关数据缓存模型为其中，为网关G_n在第t个时隙末缓存的数据总量，为物联网网关G_n已收集需传输的数据总量，τ为单位时隙长度，为物联网网关G_n第t₀时隙上传数据至卫星S_m的速率，具体表示为：其中，p_n为网关G_n的发送功率，为卫星S_m与网关间信道带宽，为第t₀个时隙网关G_n传输数据至卫星S_m对应的信道增益，σ²为信道噪声功率；

2)所述卫星数据缓存模型为

其中，表示卫星S_m在t时隙末缓存的数据总量；为卫星S_m在t时隙接收网关的数据总量，具体表示为：

为卫星S_m在t时隙接收来自其它卫星的数据总量，具体表示为:其中，为卫星S_m与卫星S_l间的传输速率，具体表示为：其中，g_r为卫星接收天线增益，g_t为卫星发送天线增益，p_l为卫星S_l发送数据至其它卫星的发送功率，为卫星S_m与卫星S_l之间信道的自由空间损失，k_s为玻尔兹曼常数，T_s为系统热噪声温度，E_b为每比特数据消耗的能量，N₀为功率谱密度；为卫星S_m在t时隙传输至其它卫星的数据总量，具体表示为：

为卫星S_m在t时隙发送至地面站数据总量，具体表示为其中，为卫星S_m发送数据至地面站V_k的速率，具体表示为：其中，为卫星S_m发送数据至地面站功率，h_m,k,t为第t个时隙卫星S_m与地面站V_k间信道增益；

3)所述地面站数据缓存模型为其中，为地面站在t时隙末缓存的数据总量。