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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利一种面向空天地一体化网络的节能多路径路由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：CN120529385B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12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：202511016336.1，技术领域涉及：H04W40/20；该发明授权一种面向空天地一体化网络的节能多路径路由方法是由何立军;李雨彤;李喆元;汪彦婷;王洪梅;李世银设计研发完成，并于2025-07-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向空天地一体化网络的节能多路径路由方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向空天地一体化网络的节能多路径路由方法，该方法包括如下步骤：S1、构建空天地一体化网络节点集合，包括卫星集合和地面站集合；S2、根据网络节点位置信息构建出大尺度时隙集合，构建小尺度时隙集合，并构建任务集合；S3、基于网络节点集合、大尺度时隙集合、小尺度时隙集合和任务集合，构建双尺度时变图；S4、基于构建的双尺度时变图构建多资源联合优化问题和网络路由问题，求解出决策变量；S5、根据决策变量生成路由策略和功率控制策略。本发明有效简化了网络路由与功率分配联合优化的求解复杂度，降低了空天地一体化网络总能耗，提升了任务传输效率与资源利用效率。

本发明授权一种面向空天地一体化网络的节能多路径路由方法在权利要求书中公布了：1.一种面向空天地一体化网络的节能多路径路由方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： S1、构建空天地一体化网络节点集合，包括卫星集合和地面站集合； S2、根据网络节点位置信息构建出大尺度时隙集合，构建小尺度时隙集合，并构建任务集合； S3、基于网络节点集合、大尺度时隙集合、小尺度时隙集合和任务集合，构建双尺度时变图，其中，表示图中的顶点集合，表示图中的边集合，表示图中边的权值集合； S4、基于构建的双尺度时变图构建多资源联合优化问题和网络路由问题，求解出决策变量，包括任务传输决策变量、任务存储决策变量、功率分配决策变量以及路由决策变量； S5、根据决策变量生成路由策略和功率控制策略； 步骤S1的具体方法如下： 构建空天地一体化网络的网络节点集合，其中，为网络节点总的数量，网络节点集合包括中继卫星集合，低轨卫星集合和地面站集合，即，其中，为中继卫星总数，为低轨卫星总数，为地面站总数； 步骤S2的具体方法如下： S21、将卫星的星历表与地面站经纬度信息导入卫星工具箱软件STK中，计算网络节点集合中两两网络节点之间的视距通信时间窗口，每个时间窗口使用二元组表示，其中，表示第个时间窗口的开始时刻，表示第个时间窗口的结束时刻，表示时间窗口的编号，构建时间窗口集合，其中，为时间窗口集合内时间窗口总数； S22、获取时间窗口集合内的所有开始时刻与结束时刻，组成时刻集合，将时刻集合内所有元素去重后按照升序排列，获得集合，其中，为第个时刻，且满足，表示集合的最大时刻索引，集合时刻总数为； S23、根据集合构建大尺度时隙集合，其中，二元组表示第个大尺度时隙，为第个大尺度时隙的开始时刻，为第个大尺度时隙的结束时刻，二元组表示第个大尺度时隙以时刻开始，以时刻结束，不包括时刻，大尺度时隙的长度为分钟级； S24、遍历大尺度时隙集合，将任一大尺度时隙，均匀划分为个长度为的小尺度时隙，构建小尺度时隙集合如下： ， 其中，数值为小尺度时隙集合的小尺度时隙总数，为小尺度时隙的长度，小尺度时隙的长度为秒级； S25、构建任务集合，表示任务总数，对于任务，使用五元组表示，其中，表示任务的源节点，表示任务的数据量，表示任务的产生时刻对应的小尺度时隙索引，表示任务的截止时刻对应的小尺度时隙索引，表示任务的目的节点； 步骤S3的具体方法如下： S31、构建双尺度时变图的顶点集合，其中，表示在第个大尺度时隙中对所有网络节点构建的顶点集合，其中，在第个大尺度时隙中，对网络节点构建顶点，对于大尺度时隙构建的顶点集合为； S32、构建双尺度时变图的边集合，其中，表示数据传输边集合，包括星间数据传输边集合和星地数据传输边集合，表示数据存储边集合； S321、构建星间数据传输边集合； S3211、初始化，； S3212、在每个大尺度时隙内，从顶点集合挑选出对应于卫星网络节点的顶点，构建卫星顶点集合； S3213、依次判断卫星顶点集合中两两顶点和之间是否存在星间传输链路，判断方法为将顶点和对应的卫星网络节点和的星历表导入软件STK中，判断这两卫星节点在每个大尺度时隙内是否存在星间传输链路； 如存在从卫星网络节点到的星间传输链路，则在两个顶点和之间添加有向边，并更新； 如存在从卫星网络节点到的星间传输链路，则在两个顶点和之间添加有向边，并更新； S3214、如果，则更新索引并返回步骤S3212；否则，结束步骤S321； S322、构建星地数据传输边集合； S3221、初始化，； S3222、从顶点集合挑选出对应于地面站网络节点的顶点，构建地面站顶点集合，并计算集合的顶点数，记为，根据得到的卫星顶点集合，计算其顶点数，记为，设置和； S32221、获得集合中第个顶点对应的地面站经纬度以及集合中第个顶点对应的卫星节点的星历表，导入软件STK中计算两者在每个大尺度时隙内是否存在星地传输链路： 如存在从地面站到卫星节点的星地传输链路，则在两个顶点和之间添加有向边，并更新； 如存在从卫星节点到地面站的星地传输链路，则在两个顶点和之间添加有向边，并更新； S32222、如果，则更新索引，并返回步骤S32221；否则，作如下判断： 若，则更新索引，并设置，并返回步骤S32221；否则，完成集合构建，结束步骤S322； S323、使用构建的星间数据传输边集合与构建的星地数据传输边集合构建数据传输边集合，即； S324、构建数据存储边集合； S3241、初始化，，计算顶点集合的顶点数，记为，设置； S3242、分别获取顶点集合和中第个顶点和，并构建从顶点到顶点有向边，更新数据存储边集合； S3243、如果，则更新索引，返回步骤S3242，否则，更新索引，并作如下判断： 若，则设置，并返回步骤S3242；否则，完成集合构建，结束步骤S324； S325、使用构建的数据传输边集合与构建的数据存储边集合构建双尺度时变图的边集合，即； S33、构建双尺度时变图的边权值集合； S331、遍历星间数据传输边集合中的所有边，构成星间数据传输边容量集合，其中，集合和集合，表示对应星间链路的边在小尺度时隙的信道容量，其中，，为在小尺度时隙内分配到边的功率，为链路在小尺度时隙的信道增益，为在小尺度时隙的发射天线增益，为在小尺度时隙的接收天线增益，为在小尺度时隙的自由空间损耗，为在小尺度时隙的总线路损耗，是玻尔兹曼常数，为总系统噪声温度，是所需的每比特接收能量与噪声密度之比，是链路容限； S332、遍历星地数据传输边集合中的所有边，构成星地数据传输边容量集合，其中，表示对应星地链路的边在小尺度时隙的信道容量，，为信道带宽，为边在小尺度时隙的信噪比，即，其中，，是噪声功率； S333、构建数据传输边容量集合，包括星间数据传输边容量集合和星地数据传输边容量，即； S334、遍历数据存储边集合中的所有边，构建数据存储边容量集合，其中，表示边的最大存储空间； S335、构建边权值集合，包括数据传输边容量集合和数据存储边容量集合，即； 步骤S4的方法如下： S41、获取所有边的静态能耗，用表示任一边在小尺度时隙内的静态能耗； S42、构造所有边的动态能耗，用表示任一边在小尺度时隙内的动态能耗，其中，； S43、构造多资源联合优化问题MJO的优化目标函数，其中，是01决策变量的集合，其中，表示边在小尺度时隙被用于任务的传输，否则，是存储策略变量的集合，表示流在小尺度时隙被分配到顶点进行存储的比例，其中，是任务的数据流，是功率决策变量的集合，表示系统总能耗，包括静态总能耗和动态总能耗； S44、初始化约束集，设置迭代次数和最大迭代次数； S45、构建MJO优化问题约束条件如下： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 其中，为任务所有数据流的集合，即，表示对应于顶点的网络节点，表示任务的源节点，表示任务的产生时刻对应的小尺度时隙索引，表示任务的目的节点，表示任务的截止时刻对应的小尺度时隙索引，表示任务的数据量，表示边的最大存储空间，和分别表示最大的发射功率和最小的发射功率，集合定义为； S46、将S43中构建的优化目标函数、S45中构建的约束与约束集中的约束输入求解器对MJO问题进行求解，将获得的解记为，其中，是决策变量解的集合，是存储策略变量解的集合，是功率决策变量解的集合； S47、使用构建网络路由问题； S471、构建NR优化问题的优化目标为，其中，为路由变量集合，即，是路由变量，表示流在小尺度时隙分配到边进行传输的百分比； S472、构建NR优化问题的约束条件如下： ， ， ， ， 其中，； S473、根据所构建NR优化问题，构建它的对偶优化问题NR-D的优化目标函数为，其中，表达式如下： 其中，是对应于不等式约束的拉格朗日乘子的集合，即，是对应于等式约束的拉格朗日乘子的集合，即，是对应于不等式约束的拉格朗日乘子的集合，即； S474、构建NR-D优化问题的约束条件如下： ， ， ， 其中，； S475、将S473中优化目标函数以及S474中构建的所有约束输入求解器对NR-D优化问题进行求解，将获得的解记为，其中，是对应于NR-D优化问题中拉格朗日乘子的解集合，即，是对应于NR-D优化问题中拉格朗日乘子的解集合，即，是对应于NR-D优化问题中拉格朗日乘子的解集合，即； S476、计算数值并作如下判断： 若，则说明网络路由问题NR存在可行解，将S471中优化目标和S472中约束输入求解器，求解出路由问题NR的最优解，并设置迭代轮数；否则，说明网络路由问题NR不存在可行解，构建约束，并将其加入约束集，即，其中，表达式如下： ， 并设置迭代轮数； S48、判断迭代轮数与最大迭代次数之间大小关系，具体如下： 若，则迭代结束；否则，跳转到步骤S46进行下一轮迭代。

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