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专利号: 2020105447958
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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;Gn表示第n个物联网网关,Sm表示第m个卫星,Vk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un,m,t∈{0,1}为物联网网关Gn与卫星Sm在第t个时隙内的关联变量,若un,m,t=1,表示物联网网关Gn与卫星Sm在第t个时隙内关联,反之,un,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αm,l,t∈{0,1}表示卫星Sm与Sl在第t个时隙内的数据传输变量,若αm,l,t=1,表示卫星Sm在第t时隙内传输数据至卫星Sl,反之,αm,l,t=0;

所述步骤S3中,建模地面站关联变量具体包括:令xm,k,t表示卫星Sm与地面站Vk在第t个时隙内的关联变量,若xm,k,t=1,表示卫星Sm与地面站Vk在第t时隙内关联,反之,xm,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Gn在第t个时隙末缓存的数据总量, 为物联网网关Gn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Gn第t0时隙上传数据至卫星Sm的速率, 具体表示为:其中,pn为网关Gn的发送功率, 为卫星Sm与网关间信道带宽,2

为第t0个时隙网关Gn传输数据至卫星Sm对应的信道增益,σ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Sm在t时隙末缓存的数据总量; 为卫星Sm在t时隙接收网关的数据总量,具体表示为:为卫星Sm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Sm与卫星Sl间的传输速率,具体表示为: 其中,gr为卫星接收天线增益,gt为卫星发送天线增益,pl为卫星Sl发送数据至其它卫星的发送功率, 为卫星Sm与卫星Sl之间信道的自由空间损失,ks为玻尔兹曼常数,Ts为系统热噪声温度,Eb为每比特数据消耗的能量,N0为功率谱密度; 为卫星Sm在t时隙传输至其它卫星的数据总量,具体表示为:为卫星Sm在t时隙发送至地面站数据总量,具体表示为 其中, 为卫星Sm发送数据至地面站Vk的速率,具体表示为: 其中, 为卫星Sm发送数据至地面站功率,hm,k,t为第t个时隙卫星Sm与地面站Vk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。

2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星系统资源调度方法,其特征在于:所述步骤S5中,网关、地面站关联以及卫星间数据转发限制条件具体包括:

1)网关关联限制条件为

2)卫星间的限制条件为 卫星与地面站的限制条件为建模资源限制条件具体包括:

1)物联网网关Gn缓存数据量限制为

2)卫星Sm缓存数据量限制为 其中, 表示Sm卫星最大缓存容量。

3.根据权利要求2所述的一种低轨卫星系统资源调度方法,其特征在于:所述步骤S6具体包括:在满足网关、地面站关联、卫星间数据转发及资源限制条件,以网关最大传输时延最小化为目标,优化确定关联选择策略,即:其中, 分别表示优化后的un,m,t、αm,l,t、xm,k,t,T表示网关数据传输至地面站所需最大时延,其中,