CN117856879A - 一种空间指向性网络的拓扑规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空间指向性网络的拓扑规划方法，首先将卫星运行周期分为多个时隙，并在每个时隙中考虑星载指向性通信终端对可见性的约束进行星间可见性分析；然后在每个时隙中进行拓扑规划，将上一时隙的拓扑规划结果作为本时隙的建链约束，以确保上一时隙中建立的星间链路在当前时隙中保持连接状态；完成所有时隙的拓扑规划，最终得出一个周期的拓扑规划。本发明考虑了时隙间拓扑变化产生的链路切换对空间指向性网络性能影响，通过将上一时隙的拓扑规划结果作为该时隙拓扑规划的约束之一，优化空间指向性网络通信性能的同时降低了时隙间的链路切换。

Description

一种空间指向性网络的拓扑规划方法
技术领域
本发明涉及卫星领域，尤其涉及一种空间指向性网络的拓扑规划方法。
背景技术
近年来，星间激光链路在卫星通信技术中得到了广泛应用，主要得益于其高带宽、强抗干扰能力和优越的信噪比等特点。区别于传统的微波通信链路，星间激光链路具有高度指向性，通过卫星上的激光通信终端之间建立直接点对点连接，实现了高效的通信传输。此类有高度指向性的星间链路组成的卫星网络可被称为空间指向性网络。然而在空间指向性网络中，受限于卫星资源的有限性，每颗卫星只能搭载有限数量的指向性通信终端，从而导致了在任意时刻卫星之间可建立的星间链路数量有所限制。
在空间指向性网络中，针对每颗卫星的链路分配方案直接影响着整体网络拓扑结构的形成。值得注意的是，由于星间指向性通信涉及获取、跟踪、指向等多个过程，因此无法快速实现链路的切换。当空间指向性网络拓扑状态切换时，可能会触发多个星间指向性链路的切换，进而导致部分空间指向性网络隔离，从而可能引发通信短暂中断的问题。因此，合理有效的拓扑规划方案至关重要，可以直接提升空间指向性网络的通信性能和稳定性。
针对此问题，董明佶等（董明佶, 林宝军, 刘迎春, 周黎莎. 基于多目标模拟退火算法的导航卫星激光星间链路拓扑动态优化[J]. 中国激光, 2018, 45(07):217-228.）基于多目标模拟退火算法，对卫星激光链路网络拓扑规划做了很多研究工作；F. Zheng等（F. Zheng and G. Lu, “Grouping Asynchronous Link Switching Method inSatellite Optical Network,” International Conference on OpticalCommunications and Networks (ICOCN), Qufu, China, 2021, pp. 1-3.）提出了分组异步链路切换方法。然而，这些研究仍存在以下两点不足：
（1） 在空间指向性网络的建立过程中，常常忽略了网络通信具有高度指向性特点这一重要因素。例如，星间指向性链路建立需要同时考虑通信距离和指向性通信终端的精确指向要求。这意味着只有在卫星上搭载的指向性通信终端之间存在可见性时，两颗卫星之间的通信链路才能得以建立。
（2） 在整个拓扑规划周期内，往往忽略了空间指向性网络中相邻时隙的拓扑规划结果间因与卫星建立星间链路的对象卫星发生变化所产生的链路切换影响。链路切换过程中的传输中断可能导致数据丢失，进而影响数据的完整性和准确性。此外，链路切换还可能引起卫星重新获取、跟踪和指向，增加了卫星能源和资源的消耗。此外，链路切换导致的通信中断，也会影响到实时性要求较高的业务的正常进行。这些因素对于空间指向性网络的性能和稳定性均具有重要影响。
发明内容
发明目的：针对在空间指向性网络模型建立中忽略了指向性特点，以及未考虑相邻时隙拓扑状态间因与某个卫星建立星间链路的对象卫星发生变化所产生的链路切换影响的问题，本发明提供了一种空间指向性网络的拓扑规划方法
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种空间指向性网络的拓扑规划方法，包括以下步骤：
步骤S1，将遥感卫星星座按运行周期划分成T个时长为的时隙，并得到每个时隙下的星地可见性矩阵/>、指向性通信终端DCT间可见性矩阵/>、星间时延矩阵/>，其中：
，
其中，表示该空间指向性网络中地面站的数量，N表示该空间指向性网络中卫星的数量；/>的值为1表示在第t个时隙内，编号为q的地面站与编号为n的卫星之间始终保持可见关系，/>的值为0表示在第t个时隙内，编号为q的地面站与编号为n的卫星之间未始终保持可见关系；当/>的值大于等于1则表示在第t个时隙内，编号为n的卫星是境内星，当/>的值为0则表示在第t个时隙内，编号为n卫星是境外星；
,
其中，表示DCT间可见性关系矩阵，X表示该空间指向性网络中DCT的数量，，表示每颗卫星上都装载了M个通信终端；对于任意的/>，其值为1时表示在第t个时隙内编号为i和j的DCT始终保持可见关系，其值为0表示在第t个时隙内编号为i和j的DCT未始终保持可见关系；
,
其中，表示星间传播时延矩阵，/>的值表示的是在第t个时隙内编号为i和j的两颗卫星之间的直线距离，/>是/>与光速C的比值，表示在第i个时隙内编号为i和j的两颗卫星之间的一跳传播时延；
步骤S2，第一个时隙的DCT间矩阵的网络拓扑：对第一个时隙的DCT间矩阵/>进行初始化设置，并以境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>为性能评价标准，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>,
,
其中，的值为1表示第t个时隙内编号为i和j的两个DCT间建立了链路；/>的值为0表示第1个时隙内编号为i和j的两个DCT间没有建立链路；/>表示的是建链约束，在第1个时隙内只有当编号为i和j的两个DCT之间是可见的，才能建立链路；
步骤S3，DCT间建链矩阵的确定
（1）初始化，根据上一时隙的DCT间建链矩阵/>和DCT间可见性矩阵/>，对于每一个DCT，找到既在/>中与该DCT建立链路，又在/>中与该DCT可见的DCT，并建立链路；如果没有符合条件的DCT，则根据DCT间可见性矩阵/>为该DCT随机分配一个可见的DCT并建立链路，每个DCT最多只能建立一条DCT间链路；
（2）以境外星到境内星的平均最短可达路径时延和境外星与境内星的建链数量/>为性能评价标准，根据初始DCT间建链矩阵/>得到星间建链矩阵/>；
（3）改变中的DCT间建链关系得到新的DCT间建链关系记为/>，并概率接受，重复这个过程改变建链关系并选择接受的过程直到迭代次数上限，输出该时隙下的DCT间建链矩阵/>。
进一步的，步骤S2所述第一个时隙的DCT间矩阵的网络拓扑具体包括以下步骤：
步骤2-1、初始化：首先将/>中的数据全部置为0，再根据第一个时隙的DCT间可见性矩阵/>，为每一个编号为i的DCT随机分配一个与之可见的编号为j的DCT并建立链路，，每个DCT最多只能建立一条DCT间链路；
步骤2-2、计算初始网络拓扑的性能指标，所述性能指标包括境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>，
首先根据初始DCT间建链矩阵得到星间建链矩阵/>，具体包含以下步骤：
1）对于矩阵中值为1的元素/>，计算出编号为i和j的DCT分别装载在编号为 和/>的两颗卫星上，并在/>矩阵中设置/>的值为1，表示该两颗卫星建立了指向性星间链路；
2）遍历矩阵，执行上一步骤，即可得到相应的星间建链矩阵/>，
星间时延矩阵通过Dijkstra算法计算，得到星间最短可达路径时延矩阵/>，，
其中，表示编号为i和j的两颗卫星在第一个时隙下的最短可达路径时延；
在和/>中，对于所有的境外星，找到一条通往境内星时延最短的路径，所有境外星到境内星的最短可达路径的平均值就是/>；
步骤2-3、改变中的DCT间建链关系得到新的DCT间建链关系记为/>，并概率接受/>，重复这个过程改变建链关系并选择接受的过程直到迭代次数上限，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>。
进一步的，步骤2-3的具体过程包含以下步骤：
（1）设置初始温度参数和/>，温度阈值/>和/>，衰减系统/>，/>；
（2）随机选择一个DCT，对于中与该DCT建立链路的DCT，断开两者之间的链路，再从其他与该DCT可见且没有建立链路的DCT之中，选择一个并建立两者之间的链路，将该新的DCT间建链关系记为/>；
（3）计算得到的境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>；
（4）通过下式计算接受的概率/>，
，
计算出接受的概率，如果接受概率/>，则接受/>，并令/>；否则/>保持不变，令/>，/>；rand(1)是指数据集[0，1）中的一个随机数
（5）当满足，且/>的条件时，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>；
（6）当和/>不满足上一步骤（5）所述条件时，则重复步骤（2）-（5）。
进一步的，每个所述DCT最多只能建立一条DCT间链路。
进一步的，所述初始温度参数和/>，温度阈值/>和/>和衰减系统/>，根据空间指向性网络场景设定。
附图说明
图1是本发明所述空间指向性网络的拓扑规划算法PSCA的算法步骤图。
图2是本发明所述FSA思想划分时隙状态图。
图3是本发明所述星地可见性矩阵的示意图。
图4是本发明所述DCT间可见性矩阵的示意图。
图5是本发明所述星间时延矩阵的示意图。
图6是已有模型与本发明模型使用MOSA算法的拓扑规划结果中境外星到境内星的平均最短路径时延对比图。
图7是已有模型与本发明模型使用MOSA算法的拓扑规划结果中境外星与境内星建立星间链路的数量对比图。
图8是在本发明模型中分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果中境外星到境内星的平均最短路径时延对比图。
图9是在本发明模型中分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果中境外星与境内星建立星间链路的数量对比图。
图10是在本发明模型中分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果的链路切换率对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方法及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方法为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例采用的是遥感卫星星座场景。该场景包括36颗卫星，，以此编号为1, 2 … 36；3个地面站节点，/>，分别是北京站（38.0°N, 116.4°E）、喀什站（40.1°N,79.5°E）和三亚站（18.0°N, 109.3°E）。已有模型中包含36颗卫星和3个地面站节点，星上不装载指向性通信终端（DCT, Laser Communication Terminal）。但本发明模型中，除了包含36颗卫星和3个地面站节点，每颗卫星上装载4个DCT，/>，并根据方位角和俯仰角设置的不同，分别指向卫星的前后左右四个方向。其中，前向DCT方位角设置为0°，俯仰角设置为0°，光束角设置为60°；后向DCT方位角设置为180°，俯仰角设置为0°，光束角设置为60°; 左向DCT方位角设置为-90°，俯仰角设置为0°，光束角设置为60°; 右向DCT方位角设置为90°，俯仰角设置为0°，光束角设置为60°；依次编号为1, 2 …144（36*4）。第1颗卫星上的DCT编号为1~4，第2颗卫星上的DCT编号为5~8，以此类推。
步骤一、运用有限状态自动机（FSA, Finite-State Automaton）的思想将星座按运行周期划分成个时长为/>的时隙，并得到每个时隙下的星地可见性矩阵如图3所示、DCT（指向性通信终端）间可见性矩阵/>如图4所示、星间时延矩阵/>如图5，其中：
，
其中，表示该空间指向性网络中地面站的数量，N表示该空间指向性网络中卫星的数量；/>的值为1表示在第t个时隙内，编号为q的地面站与编号为n的卫星之间始终保持可见关系，/>的值为0表示在第t个时隙内，编号为q的地面站与编号为n的卫星之间未始终保持可见关系；当/>的值大于等于1则表示在第t个时隙内，编号为n的卫星是境内星，当/>的值为0则表示在第t个时隙内，编号为n的卫星是境外星；
，
其中，X表示该空间指向性网络中DCT的数量，，表示每颗卫星上都装载了M个通信终端；对于任意的/>，其值为1时表示在第t个时隙内编号为i和j的DCT始终保持可见关系，其值为0表示在第t个时隙内编号为i和j的DCT未始终保持可见关系；
，
其中，的值表示的是在第t个时隙内编号为i和j的两颗卫星之间的直线距离，是/>与光速C的比值，表示在第i个时隙内编号为i和j的两颗卫星之间的一跳传播时延；
步骤二、第一个时隙的DCT间矩阵的网络拓扑：对第一个时隙的DCT间矩阵/>进行初始化设置，并以境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>为性能评价标准，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>，
，
其中，的值为1表示第t个时隙内编号为i和j的两个DCT间建立了链路；/>的值为0表示第1个时隙内编号为i和j的两个DCT间没有建立链路；/>表示的是建链约束，在第1个时隙内只有当编号为i和j的两个DCT之间是可见的，才能建立链路；具体包括以下步骤：
步骤2-1、初始化：首先将/>中的数据全部置为0，再根据第一个时隙的DCT间可见性矩阵/>，为每一个编号为i的DCT随机分配一个与之可见的编号为j的DCT并建立链路，；
步骤2-2、计算初始网络拓扑的性能指标，所述性能指标包括境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>，
首先根据初始DCT间建链矩阵得到星间建链矩阵/>，具体包含以下步骤：
（1）对于矩阵中值为1的元素/>，计算出编号为i和j的DCT分别装载在编号为 和/>的两颗卫星上，并在/>矩阵中设置/>的值为1，表示该两颗卫星建立了指向性星间链路；
（2）遍历矩阵，执行上一步骤，即可得到相应的星间建链矩阵/>，
星间时延矩阵通过Dijkstra算法计算，得到星间最短可达路径时延矩阵/>，，
其中，表示编号为i和j的两颗卫星在第一个时隙下的最短可达路径时延；
在和/>中，对于所有的境外星，找到一条通往境内星时延最短的路径，所有境外星到境内星的最短可达路径的平均值就是/>；
步骤2-3 改变中的DCT间建链关系得到新的DCT间建链关系记为/>，并概率接受/>，重复这个过程改变建链关系并选择接受的过程直到迭代次数上限，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵，具体包含以下步骤：
（1）设置初始温度参数和/>，温度阈值/>和/>，衰减系统/>，/>；
（2）随机选择一个DCT，对于中与该DCT建立链路的DCT，断开两者之间的链路，再从其他与该DCT可见且没有建立链路的DCT之中，选择一个并建立两者之间的链路，将该新的DCT间建链关系记为/>；
（3）计算得到的境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>；
（4）通过下式计算接受的概率/>，
，
计算出接受的概率，如果接受概率/>，则接受/>，并令/>；否则/>保持不变，令/>，/>；rand(1)是指数据集[0，1）中的一个随机数；
（5）当满足，且/>的条件时，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>；
（6）当和/>不满足上一步骤（5）所述条件时，则重复步骤（2）-（5）。
步骤三、DCT间建链矩阵的确定
步骤3-1、初始化，/>，根据上一时隙的DCT间建链矩阵/>和DCT间可见性矩阵，对于每一个DCT，找到既在/>中与该DCT建立链路，又在/>中与该DCT可见的DCT，并建立链路；如果没有符合条件的DCT，则根据DCT间可见性矩阵/>为该DCT随机分配一个可见的DCT并建立链路；
步骤3-2、以境外星到境内星的平均最短可达路径时延和境外星与境内星的建链数量/>为性能评价标准，根据初始DCT间建链矩阵/>得到星间建链矩阵/>，具体包含以下步骤：
（1）对于矩阵中值为1的元素/>，计算出编号为i和j的DCT分别装载在编号为 和/>的两颗卫星上，并在/>矩阵中设置/>的值为1，表示该两颗卫星建立了指向性星间链路，
（2）遍历矩阵，执行上一步骤；即可得到相应的星间建链矩阵/>，
星间时延矩阵通过Dijkstra算法计算可得到星间最短可达路径时延矩阵，其中，/>表示编号为i和j的两颗卫星在第t个时隙下的最短可达路径时延，在/>和/>中，对于所有的境外星，找到一条通往境内星时延最短的路径，所有境外星到境内星的最短可达路径的平均值就是/>；
步骤3-3、改变中的DCT间建链关系得到新的DCT间建链关系记为/>，并以概率接受/>，重复这个过程改变建链关系并选择接受的过程直到迭代次数上限，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵，具体包含以下步骤：
（1）设置初始温度参数和/>，温度阈值/>和/>，衰减系统/>，/>，
（2）随机选择一个DCT，对于中与该DCT建立链路的DCT，断开两者之间的链路，找到既在/>中与该DCT建立链路，又在/>中与该DCT可见的其他DCT，从中选择一个并建立两者之间的链路，如果没有这样符合要求的DCT，则根据/>为该DCT随机分配一个可见的DCT并建立链路，该新的DCT间建链关系记为/>；
（3）计算得到的境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>；
（4）通过下式计算接受的概率/>，
，
计算出接受的概率，如果接受概率/>，则接受/>，并令/>；否则/>保持不变，令/>，/>；rand(1)是指数据集[0，1）中的一个随机数；
（5）当满足，且/>的条件时，输出第t个时隙下的DCT间建链矩阵/>；
（6）当和/>不满足上一步骤（5）所述条件时，则重复步骤（2）-（5）。
这里，和/>是初始温度参数，与算法的效率有关。较高的初始温度值有助于找到最佳链路分配，但会增加计算时间。
为了对照和更好地分析本发明模型和PSCA算法的实用性和有效性，对已有模型和本发明模型使用相同的多目标模拟退火（MOSA, Multi-Objective Simulated Annealing）算法进行拓扑规划，分别得到288个时隙下拓扑规划建链结果中境外星到境内星的平均最短路径时延（）对比如附图6所示；境外星到境内星的建链数量（/>）对比如附图7所示。
结果表明，本发明模型相较于已有模型，使用相同的拓扑规划算法得到的建链结果中，空间指向性网络的平均时延增加，网络的通信性能下降。这是因为在本发明模型中，由于星间可视性受到DCT可视性的约束，卫星之间的可视性关系变少、建立的链路数量将减少，本来一跳可以达到的卫星节点现在可能需要多跳转发才能到达。因此，空间指向性网络的平均时延增加，网络的通信性能下降。此组对照实验说明了将DCT加入到卫星模型中会导致整体网络性能的下降，但考虑到更加符合实际工程中的应用，具有一定的实用性。
上述使用的MOSA算法没有考虑状态间的链路切换，因此，在本发明模型中分别使用该算法和本发明提出的降低链路切换率的拓扑规划算法PSCA进行拓扑规划，并对两种算法的建链结果进行对比分析，如附图8、9、10所示。图8是在本发明模型中分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果中境外星到境内星的平均最短路径时延对比图。图9是在本发明模型中分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果中境外星与境内星建立星间链路的数量对比图。图10是在本发明模型中分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果的链路切换率对比图。可以看出，PSCA拓扑规划结果的链路切换率要明显低于使用MOSA算法的拓扑规划结果，这是因为PCSA在进行拓扑规划时规定了上一时隙建链的两颗卫星在该时隙下如果可视的话，仍然保持该建链状态，从而极大程度地减少了相邻时隙间的链路切换；且两者在通信性能如境外星到境内星的平均最路径时延和境外星和境内星的建链数量两个通信指标上几乎没有差别。
下表是288个时隙下分别使用MOSA算法和PSCA的拓扑规划结果的性能指标平均值对比表
统计分析两个算法的288个时隙下的拓扑规划结果的通信性能和链路切换率取平均数据。从中可以看出来，两种算法在通信性能上无较大差异；PSCA相较于MOSA算法，链路切换率优化了 17.3%，从 0.729 降低到 0.603。表明本发明提出的可降低链路切换率的拓扑规划算法PSCA具有一定的有效性。
以上的实例说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，对于本专业领域的一般技术人员，依照本发明的思想，在具体应用本发明于实际星座中时，具体实施方式可有改变之处，本发明的保护范围以权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种空间指向性网络的拓扑规划方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1，将遥感卫星星座按运行周期划分成T个时长为的时隙，并得到每个时隙下的星地可见性矩阵/>、指向性通信终端DCT间可见性矩阵/>、星间时延矩阵/>，其中：
，
其中，表示该空间指向性网络中地面站的数量，/>表示该空间指向性网络中卫星的数量；/>的值为1表示在第/>个时隙内，编号为/>的地面站与编号为/>的卫星之间未始终保持可见关系；当/>的值大于等于1则表示在第/>个时隙内，编号为/>的卫星是境内星，当/>的值为0则表示在第/>个时隙内，编号为/>的卫星是境外星；，
其中，表示DCT间可见性关系矩阵/>表示该空间指向性网络中DCT的数量，，表示每颗卫星上都装载了/>个通信终端；对于任意的/>，其值为1时表示在第t个时隙内编号为/>和/>DCT始终保持可见关系，其值为0表示在第t个时隙内编号为/>和/>的DCT未始终保持可见关系；
，
其中，表示星间传播时延矩阵，/>的值表示的是在第t个时隙内编号为/>和/>的两颗卫星之间的直线距离，/>是/>与光速/>的比值，表示在第i个时隙内编号为/>和/>的两颗卫星之间的一跳传播时延；
步骤S2，第一个时隙的DCT间矩阵的网络拓扑：对第一个时隙的DCT间矩阵/>进行初始化设置，并以境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>为性能评价标准，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>,
，
其中，的值为1表示第/>个时隙内编号为/>和/>的两个DCT间建立了链路；/>的值为0表示第1个时隙内编号为/>和/>的两个DCT间没有建立链路；/>表示的是建链约束，在第1个时隙内只有当编号为/>和/>的两个DCT之间是可见的，才能建立链路；步骤S3，DCT间建链矩阵/>的确定
（1）初始化，/>根据上一时隙的DCT间建链矩阵/>和DCT间可见性矩阵/>，对于每一个DCT，找到既在/>中与该DCT建立链路，又在/>中与该DCT可见的DCT，并建立链路；如果没有符合条件的DCT，则根据DCT间可见性矩阵/>为该DCT随机分配一个可见的DCT并建立链路；
（2）以境外星到境内星的平均最短可达路径时延和境外星与境内星的建链数量/>为性能评价标准，根据初始DCT间建链矩阵/>得到星间建链矩阵/>；
（3）改变中的DCT间建链关系得到新的DCT间建链关系记为/>，并概率接受/>，重复这个过程改变建链关系并选择接受的过程直到迭代次数上限，输出该时隙下的DCT间建链矩阵/>。
2.根据权利要求1所述空间指向性网络的拓扑规划方法，其特征在于：步骤S2所述第一个时隙的DCT间矩阵的网络拓扑具体包括以下步骤：
步骤2-1、初始化：首先将/>中的数据全部置为0，再根据第一个时隙的DCT间可见性矩阵/>，为每一个编号为/>的DCT随机分配一个与之可见的编号为/>的DCT并建立链路，；
步骤2-2、计算初始网络拓扑的性能指标，所述性能指标包括境外星到境内星的平均最短可达路径时延/>和境外星与境内星的建链数量/>，
首先根据初始DCT间建链矩阵得到星间建链矩阵/>，具体包含以下步骤：
1）对于初始DCT间建链矩阵矩阵中值为1的元素/>，计算出编号为/>和/>的DCT分别装载在编号为/>和/>的两颗卫星上，并在星间建链矩阵/>矩阵中设置/>的值为1，表示该两颗卫星建立了指向性星间链路；
2）遍历初始DCT间建链矩阵矩阵，执行上一步骤，即可得到相应的星间建链矩阵/>，
星间时延矩阵通过Dijkstra算法计算，得到星间最短可达路径时延矩阵/>，，
其中，表示编号为/>和/>的两颗卫星在第一个时隙下的最短可达路径时延；
在星间建链矩阵和星间最短可达路径时延矩阵/>中，对于所有的境外星，找到一条通往境内星时延最短的路径，所有境外星到境内星的最短可达路径的平均值就是；
步骤2-3、改变初始DCT间建链矩阵中的DCT间建链关系得到新的DCT间建链关系记为，并概率接受/>，重复这个过程改变建链关系并选择接受的过程直到迭代次数上限，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>。
3.根据权利要求2所述空间指向性网络的拓扑规划方法，其特征在于：步骤2-3的具体过程包含以下步骤：
（1）设置初始温度参数和/>，温度阈值/>和/>，衰减系统/>，/>；
（2）随机选择一个DCT，对于初始DCT间建链矩阵中与该DCT建立链路的DCT，断开两者之间的链路，再从其他与该DCT可见且没有建立链路的DCT之中，选择一个并建立两者之间的链路，将该新的DCT间建链关系记为/>；
（3）计算得到新的DCT间建链关系的境外星到境内星的平均最短可达路径时延和境外星与境内星的建链数量/>；
（4）通过下式计算接受新的DCT间建链关系的概率/>，
，
计算出接受新的DCT间建链关系的概率，如果接受概率/>，则接受/>，并令/>；否则/>保持不变，令/>，/>；rand(1)是指数据集[0，1）中的一个随机数；
（5）当满足，且/>的条件时，输出第一个时隙下的DCT间建链矩阵/>；
（6）当和/>不满足上一步骤（5）所述条件时，则重复步骤（2）-（5）。
4.根据权利要求2所述空间指向性网络的拓扑规划方法，其特征在于：每个所述DCT最多只能建立一条DCT间链路。
5.根据权利要求2所述空间指向性网络的拓扑规划方法，其特征在于：所述初始温度参数和/>，温度阈值/>和/>和衰减系统/>，根据空间指向性网络场景设定。
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