1.一种低轨卫星网络中卫星间最短路径的快速求解方法,其特征在于,包括以下内容:输入低轨卫星网络的星座参数和始末卫星的位置信息,所述星座参数包括低轨卫星网络的轨道面数量、每个轨道平面内均匀分布的卫星数量、轨道高度、相位因子和轨道倾角;基于输入的星座参数计算得到星座相位参数,所述星座相位参数包括轨道面内卫星间相位差、相邻轨道面之间的升交点赤经差和相邻轨道卫星相位差,并基于始末卫星的位置信息构建Mesh状的最短路径求解区域;基于星座相位参数和始末卫星的位置信息计算得到始末卫星间的相位差;基于始末卫星间的相位差判断始末卫星构成的相位情形为单谷情形或者双谷情形,并根据相位情形判断结果,在最短路径求解区域内求解始末卫星间最小跳数路径的最短路径,并输出最短路径的距离值和途经节点;当始末卫星间的相位差 时,则判定始末卫星构成的相位情形为单谷情形;当始末卫星间的相位差 时,则判定始末卫星构成的相位情形为双谷情形;其中,u 0 表示始端卫星的相位,Δf表示相邻轨道卫星相位差,mod()表示求余函数;在最短路径求解区域内求解始末卫星间最小跳数路径的最短路径时,将最小跳数路径的最短路径求解转化为所有跨轨道面转发位置的总路径相位偏移量最小求解,其中,总路径相位偏移量表示为: 表示第i次跨轨道面转发处的相位偏移量, u=U s 表示异轨星间链路距离函数d H (u)的对称轴,(M,N)表示末端卫星在最短路径求解区域中的位置编号,N为轨道面编号,M为轨道面内编号, 表示总路径相位偏移量。
2.如权利要求1所述的低轨卫星网络中卫星间最短路径的快速求解方法,其特征在于,基于下式计算得到始末卫星间的相位差:Δu=u M,N -u 0 =(M-1)ΔΦ+(N-1)Δf其中,Δu表示始末卫星间的相位差,(M,N)表示末端卫星在最短路径求解区域中的位置编号,N为轨道面编号,M为轨道面内编号,u M,N 表示末端卫星的相位,u 0 表示始端卫星的相位,ΔΦ表示轨道面内卫星间相位差,Δf表示相邻轨道卫星相位差。
3.如权利要求1所述的低轨卫星网络中卫星间最短路径的快速求解方法,其特征在于,在最短路径求解区域内,任一条最小跳数路径的距离计算公式为:其中,(M,N)表示末端卫星在最短路径求解区域中的位置编号,对应的始端卫星位置编号为(1,1), 其表示同轨星间链路的距离,R E 为地球半径,h s 为卫星的轨道高度,ΔΦ表示轨道面内卫星间相位差, 表示最小跳数路径上第i个异轨星间链路的距离, Θ表示两卫星间连线地心角度, ΔΩ表示相邻轨道面之间的升交点赤经差,α表示卫星的轨道倾角,Δf表示相邻轨道卫星相位差,u(v i )表示第i次跨轨道面转发处的卫星相位,u(v i )=u 0 +(v i -1)ΔΦ+(i-1)Δf,i=1,2,...,N-1,v i 表示第i次跨轨道面转发处的卫星编号。
4.如权利要求1所述的低轨卫星网络中卫星间最短路径的快速求解方法,其特征在于,在单谷情形下求解始末卫星间最小跳数路径的最短路径的过程为:最短路径中所有跨轨道面转发连续进行,先基于下式计算第i次跨轨道面转发处的卫星编号v i :v i =v 1 ,i=1,2,...,N-1其中,u 0 表示始端卫星的相位, 表示中间变量,Round()表示四舍五入取整函数;然后,基于第i次跨轨道面转发处的卫星编号v i 计算得到第i次跨轨道面转发处的卫星相位u(v i ),进而计算得到始末卫星间最小跳数路径的最短路径。
5.如权利要求1所述的低轨卫星网络中卫星间最短路径的快速求解方法,其特征在于,在双谷情形下求解始末卫星间最小跳数路径的最短路径的过程为:将最短路径简化为包含两段连续跨轨道面转发的双台阶路径,基于下式分别计算得到第一段连续跨轨道面转发的转发次数R、第1次跨轨道面转发处的卫星编号v 1 和轨道面内连续转发的次数Δv:其中,R H 表示R的取值上限, Round()表示四舍五入取整函数,u 0 表示始端卫星的相位,mod()表示求余函数, 表示中间变量, v H 表示v 1 的取值上限;再基于下式计算第i次跨轨道面转发处的卫星编号v i 和卫星相位u(v i ):然后,基于下式计算第i次跨轨道面转发处的相位偏移量:基于下式计算得到总路径相位偏移量:再令Δv=0,v 1 =v 2 =...=v N-1 ,随后遍历v 1 =1,2,...,N-1,求对应的 和 并取其中的最小值为 比较 和 的大小,取两者中的较小者所对应的R、v 1 和Δv来计算v i 和u(v i ),进而计算得到始末卫星间最小跳数路径的最短路径。
6.一种低轨卫星网络中卫星间最短路径的快速求解系统,采用如权利要求1~5任一项所述的快速求解方法,其特征在于,包括:输入模块,用于输入低轨卫星网络的星座参数和始末卫星的位置信息,所述星座参数包括低轨卫星网络的轨道面数量、每个轨道平面内均匀分布的卫星数量、轨道高度、相位因子和轨道倾角;第一计算模块,用于基于输入的星座参数计算得到星座相位参数,所述星座相位参数包括轨道面内卫星间相位差、相邻轨道面之间的升交点赤经差和相邻轨道卫星相位差,并基于始末卫星的位置信息构建Mesh状的最短路径求解区域;第二计算模块,用于基于星座相位参数和始末卫星的位置信息计算得到始末卫星间的相位差;输出模块,用于基于相位差判断始末卫星构成的相位情形为单谷情形或者双谷情形,并根据相位情形判断结果,在最短路径求解区域内求解始末卫星间最小跳数路径的最短路径,并输出最短路径的距离值和途经节点。
7.一种电子设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序,用于执行如权利要求1~5任一项所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读取的存储介质,用于存储对低轨卫星网络中卫星间最短路径进行快速求解的计算机程序,其特征在于,所述计算机程序在计算机上运行时执行如权利要求1~5任一项所述的方法的步骤。