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地月空间信息网络链路分配算法研究

刘冰怡 王璐琦 郭薇 朱维各

刘冰怡, 王璐琦, 郭薇, 朱维各. 地月空间信息网络链路分配算法研究[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
引用本文: 刘冰怡, 王璐琦, 郭薇, 朱维各. 地月空间信息网络链路分配算法研究[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
LIU Bingyi, WANG Luqi, GUO Wei, ZHU Weige. Link Assignment Algorithm Research on Earth-Moon Spatial Information Network[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
Citation: LIU Bingyi, WANG Luqi, GUO Wei, ZHU Weige. Link Assignment Algorithm Research on Earth-Moon Spatial Information Network[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006

地月空间信息网络链路分配算法研究

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
基金项目: 多层多域网络化大数据的高效传输理论与方法基金资助项目

Link Assignment Algorithm Research on Earth-Moon Spatial Information Network

  • 摘要:

    在设计拓扑时,如何分配每颗卫星上有限的通信终端建立通信链路,构建一个性能良好的网络拓扑,成为了一个重要的研究问题。以平均月球中继卫星到地面站路径距离最小为优化目标,以卫星携带的通信终端数目、月球中继卫星与地面站的连通性为约束条件,提出了基于竞争决策思想的链路分配算法(Link Assignment Algorithmbased on Competitive Decision,LAA-CD)和基于模拟退火法的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based onSimulated Annealing,LAA-SA),并与贪婪算法进行对比。仿真结果表明,LAA-CD和LAA-SA算法下所得拓扑的平均月球中继卫星到地面站距离均小于贪婪算法,且LAA-CD算法能够有效降低算法的时间复杂度。进一步对比了两种星座,发现相比拉格朗日轨道卫星星座,在月球极轨道卫星星座下所得拓扑具有更小的平均距离,为空间信息网络分配提供技术支撑。

  • [1] 欧阳自远.月球探测进展与我国的探月行动(下)[J].自然杂志, 2005(5):253-257,246. OUYANG Z Y. Review of lunar exploration and introduction of Chinese lunar exploration project[J]. Chinese Journal of Nature,2005,27(5):253-257,246.
    [2] 孙晨华,何辞,张亚生,等.地月空间信息网络体系架构对比研究[J].载人航天,2018,24(5):624-629. SUN C H,HE C,ZHANG Y S,et al. Comparison study on architectures of Earth-Moon space information network[J]. Manned Spaceflight,2018,24(5):624-629.
    [3] WU X B,ZHOU X W,LIN F H. Dynamic connectivity in cislunar communication networking based on geosynchronous orbit relay satellites[J]. China Communications,2012,9(11):41-53.
    [4] 易先清,赵阳,冯明月,等.满足用户与任务应用需求的卫星网络服务质量QoS需求分析[J].计算机科学,2007,34(9):27-34. YI X Q,ZHAO Y,FENG M Y,et al. Analysis of QoS requirement of satellite network satisfying applications demands of users and tasks[J]. Computer Science,2007,34(9):27-34.
    [5] BENOTHMAN J,BESSAOUD K,BUI A,et al. Self-stabilizing algorithm for energy saving in Wireless Sensor Networks[C]//IEEE Symposium on Computers&Communications. Kerkyra,Greece:IEEE Computer Society,2011.
    [6] BESSAOUD K,BUI A,PILARD L. Self-stabilizing algorithm for low weight connected dominating set[C]//IEEE/ACM International Symposium on Distributed Simulation&Real Time Applications. Delft,Netherlands:IEEE,2013.
    [7] BHATT R,DATTA R. Utilizing graph sampling and connected dominating set for backbone construction in wireless multimedia sensor networks[C]//2014 Twentieth National Conference on Communications (NCC). Kanpur,India:IEEE,2014.
    [8] ZHANG T,KE L,LI J,et al. Fireworks Algorithm for the Satellite Link Scheduling Problem in the Navigation Constellation[C]//2016 IEEE Congress on Evolutionary Computation. Vancouver,Canada:IEEE,2016
    [9] LANSARD E,FRAYSSINHES E,PALMADE J L. Global design of satellite constellations:a multi-criteria performance comparison of classical walker patterns and new design patterns 1[J]. Acta Astronautica,1998,42(9):555-564.
    [10] LIU Z,GUO W,DENG C L,et al. Perfect match model-based link assignment to design topology for satellite constellation system[J]. International Journal of Satellite Communications and Networking, 2016,34(2):263-276.
    [11] TAN L Y,YANG Q L,MA J,et al. Wavelength dimensioning of optical transport networks over nongeosychronous satellite constellations[J]. IEEE/OSA Journal of Optical Communications&Networking,2010,2(4):166-174.
    [12] NOAKES M D,CAIN J B,ADAMS S L,et al. An adaptive link assignment algorithm for dynamically changing topologies[J]. Communications IEEE Transactions on,1993,41(5):694-706.
    [13] HARATHI K,KRISHNA P,RICHARD E,et al. A fast link assignment algorithm for satellite communication networks[C]//Twelfth International Phoenix Conference on Computers&Communications. Tempe,USA:IEEE,1993
    [14] WATTS D J,STROGATZ S H. Collective dynamics of ‘small-world’ networks[J]. Nature,1998,393(6684):440.
    [15] HUANG J,SU Y,LIU W,et al. Optimization design of inter-satellite link (ISL) assignment parameters in GNSS based on genetic algorithm[J]. Advances in Space Research,2017,60(12):2574-2580.
    [16] SHI L Y,XIANG W,TANG X M. A link assignment algorithm for GNSS with crosslink ranging[C]//International Conference on Localization&GNSS. Tampere,Finland:2011
    [17] FRAIRE J A,MADOERY P G,FINOCHIETTO J M. On the design and analysis of fair contact plans in predictable delay-tolerant networks[J]. IEEE Sensors Journal,2014,14(11):3874-3882.
    [18] HUANG M,CHEN S,ZHU Y,et al. Topology control for timeevolving and predictable delay-tolerant networks[C]//2011 IEEE Eighth International Conference on Mobile Ad-Hoc and Sensor Systems. Valencia:IEEE,2011
    [19] 宁爱兵,王波,熊小华,等.竞争决策算法原理及其应用[J].上海理工大学学报,2008,30(4):369-373. NING A B,WANG B,XIONG X H,et al. Principles and applications of competitive decision algorithm[J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology,2008,30(4):369-373.
    [20] HONG S C,KIM B W,CHANG G L,et al. Topological design and routing for low-earth orbit satellite networks[C]//Proceedings of GLOBECOM'95. Singapore:IEEE,1995.
    [21] HONG S C,KIM B W,CHANG G L,et al. FSA-based link assignment and routing in low-earth orbit satellite networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology,1998,47(3):1037-1048.
    [22] ZHANG L,XU B. A universe light house-candidate architectures of the libration point satellite navigation system[J]. Journal of Navigation,2014,67(5):737-752.
  • [1] 刘适, 李炯卉.  多器联合月球极区探测通信系统设计 . 深空探测学报(中英文), 2020, 7(4): 384-390. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191029001
    [2] 熊亮, 张磊.  月球南极中继通信轨道仿真分析 . 深空探测学报(中英文), 2020, 7(3): 264-270. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191108006
    [3] 周文艳, 高珊, 刘德成, 张相宇, 马继楠, 于登云.  月球极区探测轨道设计 . 深空探测学报(中英文), 2020, 7(3): 248-254. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191109004
    [4] 陈略, 谢剑锋, 韩松涛, 曹建峰, 平劲松.  “嫦娥4号”中继星开环测速方案设计与试验验证 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 236-240. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.006
    [5] 谭立英, 孙征虎.  深空月地激光高速信息传输技术 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 515-522. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.001
    [6] 孙博文, 何章鸣, 王炯琦.  基于神经网络的卫星控制系统故障识别方法 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(4): 369-375. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.04.009
    [7] 郭朋真, 李博, 康冬鹏, 于思源, 王淇, 南方, 谭立英, 马晶.  J2轨道模型对月地激光通信预瞄准精度影响研究 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 530-536. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.003
    [8] 梁伟光, 刘磊, 刘勇, 马传令.  地月L2点中继星长阴影影响研究 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(1): 52-56. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.01.008
    [9] 王淇, 马晶, 谭立英, 于思源, 周远东.  月地高速激光通信系统链路特性分析 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 537-544. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.004
    [10] 曹建峰, 陈略, 董卫华, 段建锋, 韩松涛, 张宇.  双站跟踪模式下“嫦娥4号”中继星定轨仿真分析 . 深空探测学报(中英文), 2019, 6(3): 241-246. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.007
    [11] 张立华, 熊亮, 王鹏, 孙骥, 周文艳, 高珊, 刘适, 王晓磊, 关轶峰, 张爱兵, 徐进, 陈国辉.  “嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计 . 深空探测学报(中英文), 2018, 5(6): 515-523. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.003
    [12] 杨伟豪, 董光亮, 朱键, 李海涛, 杨升浩, 陈超.  空间通信与BATS码:天成之合 . 深空探测学报(中英文), 2018, 5(2): 129-139. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.02.004
    [13] 张立华, 吴伟仁.  月球中继通信卫星系统发展综述与展望 . 深空探测学报(中英文), 2018, 5(6): 497-505,568. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.001
    [14] 徐进, 张爱兵, 贺一峰, 杨光文.  “嫦娥4号”中继星中继通信方案研究与分析 . 深空探测学报(中英文), 2018, 5(6): 506-514. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.002
    [15] 何芸, 刘祺, 田伟, 段会宗, 叶贤基, 范淑华, 李语强.  地月第二拉格朗日点卫星激光测距技术研究 . 深空探测学报(中英文), 2017, 4(2): 130-137. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.005
    [16] 王春锋.  卫星编队自主相对导航与通信一体化系统探讨 . 深空探测学报(中英文), 2017, 4(1): 38-42. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.006
    [17] 郭敏文, 李茂登, 黄翔宇, 王大轶.  非一致终端约束下火星大气进入段制导律设计 . 深空探测学报(中英文), 2017, 4(2): 184-189. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.013
    [18] 高珊, 周文艳, 梁伟光, 刘德成, 唐玉华, 杨维廉.  地月拉格朗日L2点中继星轨道分析与设计 . 深空探测学报(中英文), 2017, 4(2): 122-129. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.004
    [19] 孙超, 唐玉华, 李翔宇, 乔栋.  地-月L2点中继星月球近旁转移轨道设计 . 深空探测学报(中英文), 2017, 4(3): 264-269,275. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.010
    [20] 刘磊, 曹建峰, 胡松杰, 唐歌实.  地月平动点中继应用轨道维持 . 深空探测学报(中英文), 2015, 2(4): 318-324. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.004
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-09
  • 修回日期:  2019-11-27
  • 刊出日期:  2019-12-01

地月空间信息网络链路分配算法研究

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
    基金项目:  多层多域网络化大数据的高效传输理论与方法基金资助项目

摘要: 

在设计拓扑时,如何分配每颗卫星上有限的通信终端建立通信链路,构建一个性能良好的网络拓扑,成为了一个重要的研究问题。以平均月球中继卫星到地面站路径距离最小为优化目标,以卫星携带的通信终端数目、月球中继卫星与地面站的连通性为约束条件,提出了基于竞争决策思想的链路分配算法(Link Assignment Algorithmbased on Competitive Decision,LAA-CD)和基于模拟退火法的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based onSimulated Annealing,LAA-SA),并与贪婪算法进行对比。仿真结果表明,LAA-CD和LAA-SA算法下所得拓扑的平均月球中继卫星到地面站距离均小于贪婪算法,且LAA-CD算法能够有效降低算法的时间复杂度。进一步对比了两种星座,发现相比拉格朗日轨道卫星星座,在月球极轨道卫星星座下所得拓扑具有更小的平均距离,为空间信息网络分配提供技术支撑。

English Abstract

刘冰怡, 王璐琦, 郭薇, 朱维各. 地月空间信息网络链路分配算法研究[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
引用本文: 刘冰怡, 王璐琦, 郭薇, 朱维各. 地月空间信息网络链路分配算法研究[J]. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
LIU Bingyi, WANG Luqi, GUO Wei, ZHU Weige. Link Assignment Algorithm Research on Earth-Moon Spatial Information Network[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
Citation: LIU Bingyi, WANG Luqi, GUO Wei, ZHU Weige. Link Assignment Algorithm Research on Earth-Moon Spatial Information Network[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2019, 6(6): 553-560. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.06.006
参考文献 (22)

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