一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法

本发明涉及航天器系统仿真。

背景技术：

1、现有技术中解析星座双行元数据并实现轨道递推的方法为：

2、读取并按通用格式识别星座双行元数据；

3、根据sgp4轨道模型及读取的实际变量初始化模型；

4、根据当前时刻递推轨道状态。

5、针对星座构型划分路由通信域与网关：

6、根据组成星座卫星的轨道六根数确定星座构型：根据轨道半长轴，轨道倾角划分子星座，根据升交点赤经划分轨道面，根据近地点角距+平近点角对轨道面内卫星编号排序。

7、令同一轨道面的卫星划分为同一个通信域，域内相邻卫星(节点)可无条件通信。

8、设置每个轨道面相互连接的网关节点，网关节点间的连通情况受相对距离、相对速度、地球遮挡等约束。

9、根据节点通路表寻路：

10、根据上述划分，考虑域内连通，计算网关节点间连通情况并生成连通矩阵，如不连通对应的值为-1，连通则对应的值为通信延迟；

11、利用dijkstra算法等寻路算法寻找源节点至目标节点的所有路径；

12、记录每次请求的申请带宽与卫星节点的剩余可用带宽，存储寻路结果；

13、根据请求调取寻路结果，并于软件可视化显示。

14、综上所述，当前对于星座通信时延等性能的衡量方法是基于已完成设计的固定星座，星座内卫星数量、位置分布与相对相位关系保持基本不变。对于卫星数量动态增加或减少、星座重构等动态过程对于通信时延等性能的影响缺乏评价的方式。此外，星座对于卫星数量的变化，带来通信时延等性能的变化的敏感度缺乏衡量的方法。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中星座对于卫星数量的变化，带来通信时延等性能的变化的敏感度缺乏衡量的方法的问题。

2、为解决上述技术问题本发明是通过以下技术方案实现的：

3、方案一、本发明提出了一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法，所述节点敏感性分析方法包括以下步骤：

4、步骤一、根据双行元数据记录的格式，读取不同双行元数据段下的参数值并保存至sgp4轨道模型结构体变量；

5、步骤二、对步骤一所述的sgp4轨道模型结构体变量进行轨道模型的初始化，获得双行元数据轨道历元下的轨道六根数与j2000坐标系下的位置、速度；

6、步骤三、结合仿真时刻与仿真步长，计算仿真时刻与轨道历元的时间差，代入sgp4轨道模型计算函数，进行轨道递推与数据输出；

7、步骤四、根据轨道倾角或轨道半长轴划分巨型星座内的不同子星座；

8、步骤五、基于步骤四根据升交点赤经和轨道倾角划分子星座内的不同轨道面；

9、步骤六、基于步骤五，依据纬度辐角确定轨道面内卫星的相对相位关系，并进行排序；

10、步骤七、基于步骤六划分好的轨道面与子星座，设置每个轨道面内的卫星构成一个路由域，并设置网关通断条件，设置卫星节点能够在域内通信，限制不同域内的节点的可连通性；

11、步骤八、根据步骤七设置的通信域与链路请求，更新节点间的连通情况，输出节点间的通断情况与时延，用于对敏感度测试方法的参考；

12、步骤九、基于步骤八计算的输出节点间的连通情况，进行寻路并输出寻路结果，完成对节点敏感性分析。

13、进一步的，提供一种优选实施方式，步骤七中设置卫星节点能够在域内通信，限制不同域内的节点的可连通性的方法为：

14、步骤七一、采集待测星座双行元数据、预定时刻以及步长；

15、步骤七二、基于步骤七一采集的待测星座双行元数据、预定时刻以及步长，得到预定时刻下的可用链路数；

16、步骤七三、计算预定时刻下可用链路数中到达链路源节点最短路径边数为1的节点的集合v1和到达链路目标节点的最短路径边数为1的节点的集合v2；判断集合v1和v2的交集v3是否为空集，若集合v3非空集，则进入步骤七四，若集合v3为空集，重复步骤七三；

17、步骤七四、删除步骤七三所述的交集v3，计算各可用链路中链路源节点与目标节点是否连通，若存在连通，增加步骤七三内到达源、目标节点的相邻节点的最短路径边数，重复步骤七四若不连通，记录此次删除的深度，执行步骤七五；

18、步骤七五、若可用链路数大于链路条请求数，则计算下一时刻的可用链路数，根据删除的深度，对所述待测星座进行仿真，得到预定时刻的链路请求数。

19、进一步的，提供一种优选实施方式，步骤七三中所述的源节点数、目标节点数的最短路径边数为1的节点到达下一个相邻节点的方法为：均需要经过至少一条边后到达源节点、目标节点的下一个相邻节点。

20、进一步的，提供一种优选实施方式，步骤七四中增加节点到达源、目节点的最短路径边数的选取方法为：若当前最短路径边数为1，则去除到达源、目节点至少边数为1的节点，则剩余节点到达源、目节点的边数至少为2；即，若当前最短路径边数为k，去除到达源、目节点至少边数为k的节点，则剩余节点到达源、目节点的边数至少为k+1。

21、进一步的，提供一种优选实施方式，步骤七二中所述可用链路数中所有链路仅相交于源节点和目标节点，其余节点均不重合。

22、进一步的，提供一种优选实施方式，步骤七二中可用链路数不超过源节点和目标节点可用节点数的最小值。

23、进一步的，提供一种优选实施方式，步骤七一中可用链路数表示为：n≤min{nsourcendestination}，其中，n为可用链路数，nsource为能够与源节点连通的节点数量，ndestination为目标节点可连通的节点数量的最小值。

24、方案二、计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一中任一项所述的一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法的步骤。

25、方案三、计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行方案一中任意一项所述的一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法。

26、方案四、计算机程序产品，作为计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现方案一所述的一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法。

27、本发明的有益之处在于：

28、本发明的为了解决现有技术中星座对于卫星数量的变化，带来通信时延等性能的变化的敏感度缺乏衡量的方法的问题，本发明提出了一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法，本发明所述的方法可以不考虑对象的构型，简单，通用，直观，有效。

29、本发明所述的一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法可以通过限制删除的深度满足任务需求，减少对其他链路的影响。

30、本发明所述的一种影响巨星座通信性能降级的节点敏感性分析方法考虑到删除卫星节点对全时段内的链路连接影响，确保设定时段内链路基本不中断。

31、本发明还适用于巨型星座通信时延等性能的衡量领域中。