中国矿业大学何立军获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利面向低轨卫星网络的在线联合功率分配与任务调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119853774B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510070401.2,技术领域涉及:H04B7/185;该发明授权面向低轨卫星网络的在线联合功率分配与任务调度方法是由何立军;李喆元;李世银;闵明慧;毕红亮;王洪梅;王宁设计研发完成,并于2025-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向低轨卫星网络的在线联合功率分配与任务调度方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种面向低轨卫星网络的在线联合功率分配与任务调度方法,属于空间信息技术领域。获取地面站集合及低轨卫星网络参数,构建可访问地面站集合,构建待卸载数据集合,待卸载数据积压队列和超额总能耗队列,预测星地链路的信道增益,计算低轨卫星的最优卸载发射功率,选择最优地面站进行数据卸载,更新待卸载数据积压队列,超额总能耗队列以及平均信道增益;使用两层优化方法去除功率分配与任务调度问题的耦合,在外层优化中使用经典的UpperConfidenceBound算法对任务调度进行求解,在内层优化中通过分类法获得了功率分配的最优解。其大大简化低轨卫星网络中资源管理问题的复杂度,还能有效保障问题的求解效率与质量。
本发明授权面向低轨卫星网络的在线联合功率分配与任务调度方法在权利要求书中公布了:1.一种面向低轨卫星网络的在线联合功率分配与任务调度方法,其特征在于,针对被研究过的低轨卫星网络的数据卸载场景,包括一颗低轨卫星以及与该低轨卫星信号连接的多个地面站,低轨卫星与地面站之间进行数据卸载与调度过程中,使用Lyapunov优化框架将紧密耦合的功率分配问题和任务调度问题分离,由于星地链路存在通信时延,造成星地链路的信道增益难以实时获取,进而无法实时获取当前的数据卸载量,因此利用Upper Confidence BoundUCB算法对具有延迟的信道增益进行预测,从而实时计算网络数据卸载量并实时反馈; 具体步骤如下: S1、获取低轨卫星以及所有地面站的网络参数,包括地面站的数量G,地面站生成集合低轨卫星与所有地面站的平均能量阈值信道带宽Bc、低轨卫星针对所有地面站发射数据的最小发射功率Pmin以及最大发射功率Pmax;初始化每个地面站的平均信道增益g表示地面站索引,将时间轴等间隔划分为时隙长度为τ的T个时隙,进而获取时隙索引集合S2、利用低轨卫星工具包Satellite Tool Kit软件计算出低轨卫星与每个地面站的可见时间窗口,并判断时隙是否在地面站与低轨卫星的可见时间窗口内,根据判断结果构建出在每个时隙t内的可访问地面站集合S3、构建在时隙t内到达低轨卫星网络的待卸载数据集合,构建待卸载数据积压队列Qt,构建超额总能耗队列Zt,用于计算最优功率; S4、在每个时隙t内,预测低轨卫星所有能访问地面站的所有当前星地链路信道增益S5、在每个时隙t内,根据低轨卫星所有能访问地面站的所有当前星地链路信道增益利用Lyapunov优化框架计算卸载发射功率分界点从而计算出低轨卫星的最优卸载发射功率S6、每个时隙t内,根据低轨卫星的最优卸载发射功率以最大化数据卸载量为目标,选择最优地面站生成最优数据卸载策略进行数据卸载xg,t; S7、由于星地链路信道增益存在延迟,无法获得求解最优的功率分配和地面站需要的实时的信道增益信息,因此,在每个时隙t内使用UCB算法,通过历史的信道增益信息,对星地链路信道增益进行预测,计算当前时隙数据卸载量以及当前时隙能量消耗,并根据计算结果进行实时反馈,继而更新待卸载数据积压队列,超额总能耗队列以及平均信道增益将卫星卸载数据的平均能耗控制在能耗约束之内。
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