1.一种北斗导航卫星系统星间链路调度方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:获取北斗导航卫星集中各卫星轨道参数,调度总周期,超帧时长以及每个超帧所含有的时隙长度;步骤2:构建北斗导航卫星系统星间链路调度模型;步骤3:对所述调度模型进行求解;步骤4:根据求解结果得到所述调度总周期内的北斗导航卫星调度方案并输出;所述北斗导航卫星系统星间链路调度模型为:目标函数为:式1为BDS星间链路调度的首要目标函数,即在一个超帧内,境外星在各时隙内时延的平均值最小;S表示BDS中全部导航卫星的集合,|S|表示BDS中全部导航卫星的数量,T表示超帧内全部时隙的集合,|T|表示超帧内全部时隙的数量;d ij 为因变量,表示在时隙t i 内导航卫星s j 所产生数据下传地面管控中心的时延,t i 表示第i个时隙,s j 表示第j个卫星,a ij 表示在时隙t i 内导航卫星s j 是否为境内星,a ij =1为境内星,a ij =0为境外星;式2为BDS星间链路调度的次要目标函数,即在一个超帧内,各导航卫星通过星间链路链接了其他不同的卫星数量的平均值最大,x ijk 为0-1决策变量,1表示激活,0表示未被激活,x ijk 表示在时隙t i 内导航卫星s j 与s k 的星间链路l ijk 是否被激活;约束条件:式3表示星间链路是双向的,决策变量x ijk 与x ikj 等价,表示在时隙t i 内导航卫星s j 与s k 的星间链路l ijk 或l ikj 是否被激活;即星间链路l ijk 或l ikj 是等价的;式4表示在任意时隙内,任意导航卫星仅能激活一条星间链路;式5表示若导航卫星s j 和s k 在时隙t i 内相互不可见,则不能激活星间链路,v ijk 为0-1参数,表示时隙t i 内导航卫星s j 与s k 是否可见;式6表示根据以下三种情况在时隙t i 内计算导航卫星s j 的时延d ij :若s j 为境内星,则d ij =0;若s j 为非境内星且时隙t i 非超帧内最末时隙,则d ij 等于与s j 相连的s k 在下一时隙内时延d (i+1)k 附加一个时延;若s j 非境内星且时隙为超帧内最末时隙,则d ij =2;式7表示任意导航卫星s j 在超帧内首个时隙的时延d 1j 不超过2;式8表示为保障星间测距精度,任意导航卫星s j 在一个超帧内需至少与其他n min 颗不同的导航卫星建立星间链路。
2.根据权利要求1所述的调度方法,其特征在于,步骤3中对所述调度模型进行求解的方法是自适应的文化基因算法。
3.根据权利要求2所述的调度方法,其特征在于,步骤3中所述解的编码方式为对0-1决策变量进行直接编码,被激活的星间链路编码为1,未被激活的星间链路编码为0。
4.根据权利要求2所述的调度方法,其特征在于,所述自适应的文化基因算法是指:步骤3.1:启动主线程,输入算法参数、算法集、算子集,随机地生成算法初始种群,计算初始种群中每个个体的目标函数值,根据目标函数值,以轮盘赌的方式为各线程分配初始解;步骤3.2:启动多个并行线程,在规定的时间内,每个线程概率性地从算法集中选择并运行一个局部搜索算法,其中,算法集中的各算法在运行过程中,概率性地从算子集中选择并运行一个算子,并记录搜寻到的历史最优解;步骤3.3:返回主线程,合并各算法记录的历史最优解,并保留其中优秀个体构建当前种群,在此基础上,评估步骤3.2中各算法、算子对当前种群的贡献程度,更新再次运行步骤3.2时各算法、算子被选中的概率;步骤3.4:将当前种群中的个体随机两两配对,运行交叉算子,获得新种群,计算新种群中每个个体的目标函数值,根据目标函数值,以轮盘赌的方式为各线程重新分配初始解;步骤3.5:若满足终止条件,则输出当前最优个体;否则,返回步骤3.2。
5.根据权利要求4所述的调度方法,其特征在于,步骤3.2中概率性地从算子集中选择指的是通过“轮盘赌”的方式进行选择。
6.根据权利要求4所述的调度方法,其特征在于,步骤3.1中所述算子集指的是下列5种算子:1)星间链路激活算子,随机地激活一条星间链路,或取消一条已激活的星间链路;2)星间链路交换算子,随机地选择两条已激活的星间链接,交换其所链接的导航卫星;3)时隙交换算子,随机地选择两个时隙,交换二者星间链路的链接情况;4)时隙复制算子,随机地选择两个时隙,将其中一个时隙内的星间链路链接情况完整地复制给另一个时隙;5)星间链路补全算子,在不违反约束的情况下,随机地将尚未链接星间链路的导航卫星两两相连。
7.根据权利要求4所述的调度方法,其特征在于,步骤3.3的具体步骤为:步骤3.3.1:合并各算法记录的历史最优解,获得历史最优解合集;步骤3.3.2:根据预设的种群规模,保留历史最优解合集中目标函数值最高的一部分个体,构建当前种群;步骤3.3.3:针对当前种群,逐一查询获得当前种群中每个个体的算法、算子信息,计算各算法、算子在当前种群的贡献度即百分比;步骤3.3.4:取算法、算子当前被选择的概率和贡献度的平均值,并对该值进行归一化处理,作为算法、算子下一次被选择的概率。
8.根据权利要求4所述的调度方法,其特征在于,步骤3.1中所述算法集中的算法包括:1)爬山算法;2)禁忌搜索算法;3)模拟退火算法;4)逾期接受算法;5)禁忌退火算法;6)禁忌逾期接受算法。
9.一种北斗导航卫星系统星间链路调度系统,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器存储有一种北斗导航卫星系统星间链路调度方法,所述处理器在运行所述一种北斗导航卫星系统星间链路调度方法时实现权利要求1至8中任一项所述方法的各步骤。