电信科学 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (4): 30-38.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2022076
齐星, 柳震, 梁家辉, 肇启明, 刘畅
修回日期:
2022-04-10
出版日期:
2022-04-20
发布日期:
2022-04-01
作者简介:
齐星(1994− ),女,航天科工集团第三研究院航天科工海鹰卫星运营事业部工程师,主要研究方向为卫星通信与网络Xing QI, Zhen LIU, Jiahui LIANG, Qiming ZHAO, Chang LIU
Revised:
2022-04-10
Online:
2022-04-20
Published:
2022-04-01
摘要:
为了解决遥感星座数据传输时效性差的问题,利用星间链组网,提出了一种适应于断续猝发特征星间网络的路由任务规划算法。该算法以遥感卫星成像任务规划结果为驱动,结合卫星网络拓扑结构的时变性特点,改进基于快照序列的拓扑划分方法,降低路由切换频率,减少链路切换代价损失。并将卫星与地面站之间的路由看作低轨遥感星座路由的一部分,在选择星地最短路由路径的同时实现星地建链总时长最大化。仿真结果表明,该算法能够显著提升低轨遥感卫星星座的数据传输能力。
中图分类号:
齐星, 柳震, 梁家辉, 肇启明, 刘畅. 一种面向低轨遥感星座的路由任务规划算法研究[J]. 电信科学, 2022, 38(4): 30-38.
Xing QI, Zhen LIU, Jiahui LIANG, Qiming ZHAO, Chang LIU. Research on a routing task planning algorithm for LEO remote sensing constellation[J]. Telecommunications Science, 2022, 38(4): 30-38.
表1
遥感任务调度规划结果"
序号 | 卫星ID | 开始时间 | 结束时间 | 数据量/MB |
1 | xxy_0101 | 03:50:43 | 03:52:43 | 137 279 |
2 | xxy_0102 | 15:50:18 | 15:53:02 | 188 057 |
3 | xxy_0103 | 15:44:21 | 15:47:18 | 203 414 |
4 | xxy_0104 | 15:38:31 | 15:41:30 | 204 634 |
5 | xxy_0105 | 15:32:49 | 15:35:35 | 189 270 |
6 | xxy_0106 | 15:27:22 | 15:29:32 | 149 602 |
7 | xxy_0107 | 15:22:03 | 15:23:19 | 87 798 |
8 | xxy_0108 | 没有时间窗口 | ||
9 | xxy_0109 | 没有时间窗口 | ||
10 | xxy_0110 | 没有时间窗口 | ||
11 | xxy_0111 | 04:26:13 | 04:27:55 | 116 669 |
12 | xxy_0112 | 04:19:56 | 04:22:26 | 172 644 |
13 | xxy_0113 | 04:13:51 | 04:16:47 | 172 644 |
14 | xxy_0114 | 04:07:54 | 04:10:59 | 212 665 |
15 | xxy_0115 | 04:02:03 | 04:05:04 | 207 612 |
16 | xxy_0116 | 03:56:19 | 03:59:01 | 186 771 |
17 | xxy_0201 | 05:25:13 | 05:26:45 | 105 027 |
18 | xxy_0202 | 17:24:38 | 17:27:27 | 194 135 |
19 | xxy_0203 | 17:18:43 | 17:21:42 | 205 393 |
20 | xxy_0204 | 17:12:55 | 17:15:52 | 202 075 |
21 | xxy_0205 | 17:07:17 | 17:09:55 | 181 036 |
22 | xxy_0206 | 17:01:52 | 17:03:50 | 134 998 |
23 | xxy_0207 | 16:56:36 | 16:57:31 | 63 087 |
24 | xxy_0208 | 没有时间窗口 | ||
25 | xxy_0209 | 没有时间窗口 | ||
26 | xxy_0210 | 没有时间窗口 | ||
27 | xxy_0211 | 06:00:26 | 06:02:25 | 136 150 |
28 | xxy_0212 | 05:54:13 | 05:56:53 | 183 365 |
29 | xxy_0213 | 05:48:11 | 05:51:11 | 206 798 |
30 | xxy_0214 | 05:42:16 | 05:45:21 | 212 782 |
31 | xxy_0215 | 05:36:27 | 05:39:24 | 203 502 |
32 | xxy_0216 | 05:30:44 | 05:33:19 | 177 156 |
33 | xxy_0301 | 06:59:48 | 07:00:35 | 53 951 |
34 | xxy_0302 | 18:58:59 | 19:01:52 | 198 765 |
35 | xxy_0303 | 18:53:06 | 18:56:06 | 206 066 |
36 | xxy_0304 | 18:47:21 | 18:50:13 | 198 074 |
37 | xxy_0305 | 18:41:46 | 18:44:14 | 170 264 |
38 | xxy_0306 | 18:36:24 | 18:38:07 | 117 087 |
39 | xxy_0307 | 18:31:23 | 18:31:28 | 5 911 |
40 | xxy_0308 | 没有时间窗口 | ||
41 | xxy_0309 | 没有时间窗口 | ||
42 | xxy_0310 | 07:41:16 | 07:42:14 | 65 508 |
43 | xxy_0311 | 07:34:42 | 07:36:53 | 151 052 |
44 | xxy_0312 | 07:28:32 | 07:31:19 | 191 754 |
45 | xxy_0313 | 07:22:32 | 07:25:35 | 209 922 |
46 | xxy_0314 | 07:16:38 | 07:19:43 | 211 790 |
47 | xxy_0315 | 07:10:51 | 07:13:44 | 198 422 |
48 | xxy_0316 | 07:05:10 | 07:07:35 | 165 648 |
[1] | 汪春霆, 翟立君, 徐晓帆 . 天地一体化信息网络发展与展望[J]. 无线电通信技术, 2020,46(5): 493-504. |
WANG C T , ZHAI L J , XU X F . Development and prospects of space-terrestrial integrated information network[J]. Radio Communications Technology, 2020,46(5): 493-504. | |
[2] | 陈山枝 . 关于低轨卫星通信的分析及我国的发展建议[J]. 电信科学, 2020,36(6): 1-13. |
CHEN S Z . Analysis of LEO satellite communication and suggestions for its development strategy in China[J]. Telecommunications Science, 2020,36(6): 1-13. | |
[3] | 邹明, 赵子骏, 魏凡 . 新兴低轨卫星通信星座发展前景研究[J]. 中国电子科学研究院学报, 2020,15(12): 1155-1162. |
ZOU M , ZHAO Z J , WEI F . Research on the development prospect of emerging low earth orbit satellite communication constellations[J]. Journal of CAEIT, 2020,15(12): 1155-1162. | |
[4] | 袁洪, 陈潇, 罗瑞丹 ,等. 对低轨导航系统发展趋势的思考[J]. 导航定位与授时, 2022,9(1): 1-11. |
YUAN H , CHEN X , LUO R D ,et al. Review of the development trend of LEO-based navigation system[J]. Navigation Positioning & Timing, 2022,9(1): 1-11. | |
[5] | 李菲菲, 胡敏, 武暾 ,等. “黑杰克”项目动向及应用前景分析[J]. 中国航天, 2020(9): 57-61. |
LI F F , HU M , WU T ,et al. Analysis on the trend and application prospect of black jack project[J]. Aerospace China, 2020(9): 57-61. | |
[6] | 纪凡策 . 2020 年国外通信卫星发展综述[J]. 国际太空, 2021(2): 36-41. |
JI F C . Overview of the development of foreign communication satellites in 2020[J]. Space International, 2021(2): 36-41. | |
[7] | 刘洁, 潘坚, 曹世博 . 低轨互联网星座业务发展趋势分析[J]. 中国航天, 2015(7): 17-21. |
LIU J , PAN J , CAO S B . Analysis of the development trend of LEO internet constellation[J]. Aerospace China, 2015(7): 17-21. | |
[8] | 冯建元, 李杰, 庞立新 ,等. 天地一体化信息网络中天基卫星网络架构设计[J]. 电讯技术, 2019,59(7): 775-779. |
FENG J Y , LI J , PANG L X ,et al. Architecture design of satellite networks in integrated terrestrial-satellite network[J]. Telecommunication Engineering, 2019,59(7): 775-779. | |
[9] | 彭会湘, 陈金勇, 杨斌 ,等. 6G 通信时代的卫星遥感系统展望[J]. 无线电工程, 2020,50(7): 523-529. |
PENG H X , CHEN J Y , YANG B ,et al. Prospect of satellite remote sensing system in 6G communication[J]. Radio Engi-neering, 2020,50(7): 523-529. | |
[10] | 彭木根, 张世杰, 许宏涛 ,等. 低轨卫星通信遥感融合:架构、技术与试验[J]. 电信科学, 2022,38(1): 13-24. |
PENG M G , ZHANG S J , XU H T ,et al. Communication and remote sensing integrated LEO satellites:architecture,technol-ogies and experiment[J]. Telecommunications Science, 2022,38(1): 13-24. | |
[11] | 刘向南, 赵卓, 李晓亮 ,等. 星间链路技术研究现状及关键技术分析[J]. 遥测遥控, 2019,40(4): 1-9. |
LIU X N , ZHAO Z , LI X L ,et al. Research status and key technologies analysis of inter-satellite link[J]. Journal of Tele-metry,Tracking and Command, 2019,40(4): 1-9. | |
[12] | 刘宇宏, 叶曦, 姚崇斌 . 星间链路在空间态势感知中的应用研究[J]. 飞行器测控学报, 2014,33(5): 427-434. |
LIU Y H , YE X , YAO C B . Application of inter-satellite links in space situation awareness[J]. Journal of Spacecraft TT&C Technology, 2014,33(5): 427-434. | |
[13] | 李龙龙, 耿国桐, 李作虎 . 国外卫星导航系统星间链路发展研究[J]. 测绘科学技术学报, 2016,33(2): 133-138. |
LI L L , GENG G T , LI Z H . Study of the development of the inter-satellite links in foreign GNSS[J]. Journal of Geomatics Science and Technology, 2016,33(2): 133-138. | |
[14] | FISCHER D , BASIN D , ENGEL T . Topology dynamics and routing for predictable mobile networks[C]// Proceedings of 2008 IEEE International Conference on Network Protocols. Piscataway:IEEE Press, 2008: 207-217. |
[15] | 佘春东, 王俊峰, 刘立祥 ,等. Walker星座卫星网络拓扑结构动态性分析[J]. 通信学报, 2006,27(8): 45-51. |
SHE C D , WANG J F , LIU L X ,et al. Topological dynamics analysis of Walker-constellation satellite networks[J]. Journal on Communications, 2006,27(8): 45-51. | |
[16] | 张涛, 柳重堪, 张军 . 卫星时变拓扑网络最短路径算法研究[J]. 计算机学报, 2006,29(3): 371-377. |
ZHANG T , LIU Z K , ZHANG J . A shortest path algorithm for satellite time-varying topological network[J]. Chinese Journal of Computers, 2006,29(3): 371-377. | |
[17] | LU Y , SUN F C , ZHAO Y J . Virtual topology for LEO satellite networks based on earth-fixed footprint mode[J]. IEEE Communications Letters, 2013,17(2): 357-360. |
[18] | CHEN Q , GUO J M , YANG L ,et al. Topology virtualization and dynamics shielding method for LEO satellite networks[J]. IEEE Communications Letters, 2020,24(2): 433-437. |
[19] | 王沛, 谭跃进 . 卫星对地观测任务规划问题简明综述[J]. 计算机应用研究, 2008,25(10): 2893-2897. |
WANG P , TAN Y J . Mission planning problem for earth ob-serving satellites:a survey[J]. Application Research of Com-puters, 2008,25(10): 2893-2897. | |
[20] | 史良树, 黄鹏, 战鹰 ,等. 应用近似算法的光学遥感卫星区域目标成像任务规划方法[J]. 航天器工程, 2017,26(2): 7-13. |
SHI L S , HUANG P , ZHAN Y ,et al. Region target imaging task scheduling method based on approximation algorithm for opti-cal remote sensing satellite[J]. Spacecraft Engineering, 2017,26(2): 7-13. |
[1] | 高凯辉, 李丹. 数据中心网络性能保障研究综述[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 1-21. |
[2] | 李彧, 李召召, 吕平, 刘勤让. 全维可重构的多模态网络交换芯片架构设计[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 22-32. |
[3] | 李炯, 胡宇翔, 崔鹏帅, 田乐, 董永吉. 面向多模态网络环境的网络模态增量式部署机制研究[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 33-43. |
[4] | 郭泽华, 朱昊文, 徐同文. 面向分布式机器学习的网络模态创新[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 44-51. |
[5] | 刘爱华, 骆汉光, 温建中, 占治国. 面向多模态网络的隔离转发技术研究[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 52-60. |
[6] | 邹涛, 张慧峰, 高万鑫, 徐琪, 沈丛麒, 朱俊, 潘仲夏, 国兴昌. 面向智能制造的多模态网络应用技术研究[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 61-72. |
[7] | 何耀宇, 张超. 面向无人机应用的低轨卫星通信技术适航分析[J]. 电信科学, 2023, 39(6): 96-104. |
[8] | 王甫镔, 孙士渊, 王梦辉, 杨昉, 王小斐, 宋健. 多光源可见光通信关键技术[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 3-10. |
[9] | 马天洋, 陈雄斌, 徐义武. 基于可见光通信的零能耗光标签[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 20-27. |
[10] | 刘思聪, 苏丹萍, 卫天阔, 王先耀. 基于多节点协作的鲁棒可见光智能定位[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 28-41. |
[11] | 胡珈玮, 刘晓谦, 唐昕柯, 董宇涵. 基于DQN的UUV辅助水下无线光通信轨迹规划系统[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 42-47. |
[12] | 刘晓谦, 唐昕柯, 董宇涵. 水下无线光MIMO链路空间信道建模[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 48-56. |
[13] | 张嗣宏, 张健. 以ChatGPT为代表的生成式AI对通信行业的影响和应对思考[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 67-75. |
[14] | 马晓亮, 刘英, 杜德泉, 安玲玲. 运营商智能客服的关键技术和发展趋势[J]. 电信科学, 2023, 39(5): 76-89. |
[15] | 唐鑫新, 曾学文, 凌致远, 宋磊. 可编程数据平面技术综述[J]. 电信科学, 2023, 39(4): 1-16. |
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