[发明专利]基于卫星生存性和链路抗毁性的卫星星座可靠性评估方法

说明书

本发明请求保护一种基于卫星生存性和链路抗毁性的卫星星座可靠性评估方法，属于无线通信技术领域。该方法将卫星星座可靠性划分为卫星生存性和链路抗毁性。通过抗干扰性、抗入侵性和耐用性表征卫星生存性，根据抗干扰因子量化抗干扰性，根据截获入侵信号距离评定抗入侵性，根据卫星电池寿命损耗率定义耐用性；通过连通性、健壮性表征链路抗毁性，根据自然连通度量化连通性，根据设定链路预算阈值计算健壮性。通过计算抗干扰因子、截获距离、电池损耗率，在卫星功耗限制下采用贪婪算法评估卫星生存性；通过计算自然连通度、链路预算，在链路损耗限制下采用遗传算法评估链路抗毁性；在此基础上，采用禁忌搜索算法实现卫星星座可靠性的定量评估。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域。具体涉及一种基于卫星生存性和链路抗毁性的卫星星座可靠性评估方法。

背景技术

面向海洋的卫星物联网(Ocean-oriented Satellite Internet of Things，OSIoT) 是一种通过整合卫星星座和海洋IoT设备去实现定位、通信、导航的多功能网络架构。卫星星座由于其全天候和大覆盖的通信能力被用于实现对海洋信息的连续观测。然而，OSIoT中移动的海洋设备和多变的海上环境导致了不稳定的海上节点和间断的通信链路。同时，时变的节点和链路影响了卫星观测信息的可靠性。为了更好地保证信息的时效性和安全性，卫星星座的可靠性被广泛关注。一般的，卫星星座的可靠性的评估可以从卫星性能和链路状态两个方面进行评估。

卫星性能指卫星生存性。卫星生存性可以从卫星抗干扰性、抗入侵性、耐用性等角度进行评估。针对卫星抗干扰性，可以从物理层和网络层两方面进行优化。针对卫星抗入侵性，许多研究表明引入一种独一无二的抗入侵系统是有效的解决手段。针对卫星耐用性，大多研究通过功率分配的方法延长卫星寿命。然而，仅考虑卫星节点的生存性不能保证整个网络的可靠性。

链路状态是指链路抗毁性。链路抗毁性主要由链路连通性和链路健壮性两方面组成。针对链路连通性，传统的概念是将其作为卫星业务传输的前提和保证或用于保证多媒体业务顺利地传输。针对链路健壮性，链路损耗被认为是在轨卫星正常运行的威胁，在链路预算的限制下尽可能多的使更多链路工作，从而提高了链路健壮性。目前传统的卫星可靠性性和链路可靠性评估仅考虑某种单独的性能指标，这将导致评估的片面性。

为解决可靠性评估的片面性问题，本发明提出了一种基于可靠性的卫星星座评估方案被提出去量化上述的指标。通过建立地面观测目标节点，确定目标节点的视场范围，并任意抓取某视场范围内的卫星节点和链路；将卫星生存性划分为卫星抗干扰性，卫星抗入侵性和卫星耐用性；将链路抗毁性划分为链路连通性和链路健壮性；依次对各个指标进行参数获取和评估。最后，提出了一种可靠性评估算法，定量评估了卫星星座的可靠性。这样，不仅能清晰地定量地获取卫星星座各方面评估指标，还能通过设置权值的方法，有重点的产生独特的可靠性评估结果。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于卫星生存性和链路抗毁性的卫星星座可靠性评估方法。本发明的技术方案如下：

一种基于卫星生存性和链路抗毁性的卫星星座可靠性评估方法，首先需建立地面观测目标节点，确定目标节点的视场范围，并任意抓取某视场范围内的卫星节点和链路，其包括以下步骤：

101、计算目标节点视场内的卫星生存性S；将卫星生存性S的优化目标转化为抗干扰性I、抗入侵性D和耐用性U效用函数，即；根据设置抗干扰因子量化抗干扰性；根据截获机截获入侵信号的距离评定抗入侵性；根据卫星电池寿命损耗率定义耐用性；

102、计算目标节点视场内的链路抗毁性L；将链路抗毁性L的优化目标转化为链路连通性C和链路健壮性B效用函数，即，通过自然连通度评估链路连通性；通过设定链路预算阈值计算链路健壮性；

103、最后，提出了一种可靠性评估算法，定量评估卫星星座的可靠性。

进一步的，所述步骤101具体包括以下步骤：