[发明专利]考虑容量限制的导航系统星间路由规划方法及装置

权利要求书

1.一种考虑容量限制的导航系统星间路由规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取参与星间链路数据传输的卫星集构建出星间网络，并获取所述星间网络中的时隙、超帧和拓扑周期，所述星间网络表示为G(V,E),其中V为卫星节点集合,E表示边集合，所述边集合中的每条边表示星间链路或同一卫星在不同暂态的连线，所述卫星节点集合中的节点包括处于不同暂态的卫星节点及一个虚拟的汇点；

步骤2：根据所述星间网络结构构建出一个拓扑周期内的星间路由网络流模型；

步骤3：对所述星间路由网络流模型进行求解；

步骤4：得到星间路由规划方案并输出；

所述星间路由网络流模型是指：

目标函数为：

约束条件包括:

其中，s(u)表示每个节点u的容量,c(u,v)表示每条边(u,v)的容量，星上数据集合为{I₁,I₂,...,I_i...,I_k},I_i表示第i个星上数据，k表示星上数据的数量，星上数据I_i＝(s_i,t,d_i),s_i表示星上数据I_i传输的源点,t表示星上数据I_i传输的汇点,所述源点是指星上数据产生的节点，所述汇点是指星上数据应到达的点，d_i表示星上数据I_i的传输需求量，f_i(u,v)为决策变量,表示第i个节点上的星上数据I_i是否流经边(u,v),d_if_i(u,v)表示星上数据I_i经过边(u,v)的流量；

约束(2)表示流经一条边的所有数据流量之和不得超过该边的容量限制；

约束(3)表示流经一个节点的数据流量之和不超过其容量限制；

约束(4)表示若一个节点既不是星上数据的源点也不是汇点，则汇入该节点的流量等于流出该节点的流量；

约束(5)表示从任一星上数据的源点流出的流量之和必须等于其传输需求量；

约束(6)表示任一星上数据汇入其汇点的流量之和必须等于其传输需求量；

约束(7)定义问题决策变量为0-1整数变量。

2.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，步骤3中对所述星间路由网络流模型进行求解的方法是基于知识的遗传算法。

3.根据权利要求2所述的规划方法，其特征在于，所述基于知识的遗传算法是指：

步骤3.1：生成初始种群，所述初始种群中的每个个体为星上数据实数序列编码；

步骤3.2：初始化进化迭代次数gen；

步骤3.3：对当前种群进行选择操作；

步骤3.4：对经过选择操作后的种群进行交叉操作；

步骤3.5：对经过交叉操作后的种群进行基于知识的自适应变异操作；

步骤3.6：对自适应变异后的种群进行容量冲突消解，得到种群中各个体上各星上数据的传输路径，得到种群中所有个体的目标函数值，更新历史收益知识，取目标函数值最小的个体为最优个体；

步骤3.7：如果迭代次数未达到所设定的最大迭代数，则更新迭代次数，返回步骤3.3，否则，输出最优个体及最优个体上各星上数据的传输路径。

4.根据权利要求3所述的规划方法，其特征在于，步骤3.1中的星上数据序列编码方式为：

个体的长度为星上数据的数量k，个体上的编码采用星上数据的编号进行实数编码。

5.根据权利要求4所述的规划方法，其特征在于，步骤3.3中的选择操作是指每次从父代和子代种群中随机选择一对个体,选择适应度更好的一个个体进入下一代，所述适应度是指优化目标函数值。