(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110418286.5 (22)申请日 2021.04.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113098590 A (43)申请公布日 2021.07.09 (73)专利权人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人 白卫岗　盛敏　吕豪强　李建东　 周笛　史琰　李浩然　 (74)专利代理 机构 陕西电子 工业专利中心 61205 代理人 田文英　王品华 (51)Int.Cl. H04B 7/185(2006.01) H04L 1/00(2006.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 30/27(2020.01) (56)对比文件 CN 111148161 A,2020.0 5.12CN 107298186 A,2017.10.27 CN 112039580 A,2020.12.04 CN 101299713 A,20 08.11.05 CN 103595463 A,2014.02.19 CN 106156417 A,2016.1 1.23 CN 109639338 A,2019.04.16 US 6081227 A,2000.06.27 何川东等.面向区域覆盖的遥感卫星轨道 布 设优化算法. 《无线电工程》 .2017,(第1 1期), 莫宇等.通信卫星 星座优化设计综述. 《电讯 技术》 .2016,(第1 1期), 刘召.基于强化学习的卫星通信资源分配算 法研究. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据库》 .2020,(第2期), (续) 审查员 李晓曼 (54)发明名称 面向非均匀业务覆盖的卫星星座构型参数 优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向区域非均匀业务覆 盖的卫星星座构型参数优化方法， 实现的具体步 骤为： 1)生成区域中非均匀业务需求模型； 2)生 成卫星星座对区域提供的服务速率模型； 3)构建 服务覆盖性能函数； 4)建立多目标优化模型； 5) 采用遗传算法优化卫星星座构型参数； 6)得到优 化后的卫星星座构型参数。 本发 明根据卫星星座 对覆盖目标区域的服务速率与区域的业务需求 构建服务覆盖性能函数， 并考量部署成本建立多 目标优化模 型， 采用遗传算法优化卫星星座构型 参数， 实现了卫星星座对区域最大服务覆盖性能 并最小化卫星星座部署成本， 可用于卫星星座构 型参数的优化。 [转续页] 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 113098590 B 2022.03.04 CN 113098590 B (56)对比文件 蒋季.面向局部高容 量和广域补充覆盖的低 轨卫星通信系统 星座设计. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据库》 .2019,(第9期), Ziye Jia 等.Jo int Optimizati on of VNF Deployment and Routi ng in Software Defined Satel lite Netw orks. 《2018 IE EE 88th Vehicular Tec hnology Conference》 .2019, 白卫岗 等.6G卫星物联网移动性管理： 挑战与关键技 术. 《物联网学报》 .2020,第4卷(第1 期), Jean-Thomas Cami no 等.A gre edy approach combined with graph co loring for non-uniform beam layouts under anten na constraints in multibeam satel lite systems. 《2014 7th Advanced Satel lite Multimedia System s Conference and the 13th Signal Proces sing for Space Communications Workshop》 .2014,2/2 页 2[接上页] CN 113098590 B1.一种面向非均匀业务覆盖的卫星星座构型参数优化方法， 其特征在于， 根据区域中 用户空间上 的非均匀 业务需求与卫星星座对区域中用户所提供服务速率建立服务覆盖函 数， 用以衡量二者之间的匹配关系， 并考量卫星星座部署成本作为优化 目标优化卫星星座 构型参数， 该 方法的步骤 包括如下： (1)生成区域中非均匀业 务需求模型： 将卫星星座覆盖的目标区域按照经纬度划分为多个网格， 将每个网格 内的人口总数乘 以人均产生的卫星通信业 务需求， 得到每 个网格的卫星业 务需求速率； (2)生成卫星 星座对区域 提供的服 务速率模型： 计算卫星星座容量， 将卫星星座容量除以卫星数量得到单星服务速率， 将每个卫星的 单星服务速率平均到其可见的每个网格内， 求和每个网格内可获得的卫星服务速率即为卫 星星座对覆盖目标区域每 个网格的服 务速率； (3)构建服 务覆盖性能函数如下： 其中， N表示卫星星座覆盖的目标区域网格总数， ∑表示求和 操作， i表示目标 区域中网 格的序号， Di表示目标区域中第i个网格的业务需求速率， min表示取最小值操作， Dm表示网 格中最大的业务需求速率， Ci表示卫星星座对目标区域第i个网格的服务速率， max表示取 最大值操作； (4)建立多目标优化模型如下： 其中， Cs表示卫星星座部署成本； (5)采用遗传算法优化 卫星星座构型参数： (5a)根据卫星星座构型参数的范围和精度， 确定个体的染色体长度和编码方式， 根据 种群规模的大小确定种群中个体的总 数， 采用随机方法生成每个个体的染色体， 组成初始 种群； (5b)根据步骤(3)中所述的服务覆盖函数和步骤(4)中所述的卫星星座部署成本计算 初始种群中每 个个体的服务覆盖性能参数和卫星 星座部署成本参数； (5c)根据步骤(4)中所述的多目标优化模型对初始种群进行非支配排序， 保留排序在 前的个体， 淘汰排序在后的个 体， 组成父代个 体； (5d)除去排序最高的个体利用保留的剩余个体进行交叉变异产生新的子代个体， 与父 代个体组成新的种群； (5e)判断种群 中排序最前个体的服务覆盖参数与卫星星座部署成本参数是否收敛， 若 是， 则执行步骤(6)， 否则， 执 行步骤(5b)； (6)得到优化后的卫星 星座构型参数。 2.根据权利要求1所述的面向非均匀业务覆盖的卫星星座构型参数优化方法， 其特征 在于， 步骤(2)中所述计算 卫星星座容量的步骤如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113098590 B 3