基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法技术

本发明专利技术提供一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，涉及卫星资源组织领域。该方法包括：虚拟星座管控系统在接收到一个待处理任务时，根据待处理任务的需求信息，选取多个卫星，形成候选卫星集合，从候选卫星集合中随机选择一个卫星作为卫星领导，将待处理任务发送至卫星领导；卫星领导在接收到待处理任务时，计算候选卫星集合中每一个卫星针对待处理任务的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值；确定目标函数；根据目标函数，确定待处理任务对应的卫星联盟，并利用卫星联盟执行待处理任务。本发明专利技术能够对卫星资源进行有效的组织优化。

Resource Alliance Construction Method Based on Virtual Constellation Cooperative Task

The invention provides a resource alliance construction method based on Virtual Constellation cooperative task, which relates to the field of satellite resource organization. The method includes: when a Virtual Constellation control system receives a task to be processed, it selects several satellites according to the requirement information of the task to be processed to form a candidate satellite set, randomly chooses one satellite from the candidate satellite set as the satellite leader, and transmits the task to the satellite leader; when the satellite leader receives the task to be processed, it calculates the candidate satellite set. In each satellite, the pursuit interest, reliability, timeliness and revenue value of the tasks to be processed are determined; the objective function is determined; the satellite alliance corresponding to the tasks to be processed is determined according to the objective function, and the satellite alliance is used to perform the tasks to be processed. The invention can effectively organize and optimize satellite resources.

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法
本专利技术涉及卫星调度
，具体涉及一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法。
技术介绍
卫星在多个领域都有着广泛的运用和使用价值，但由于卫星的功能和能力受到自我的限制，即卫星的轨道是不变固定的，无法对单一目标进行实时不间断的监控，仅能实现对目标的周期性成像，所以不能够及时、有效地目标区域内的目标进行有效侦察与覆盖，无法达到用户所需要的满意需求，因此在实际卫星观测中出现了多星联合对地观测的趋势，也出现集中式卫星编队、卫星星群等的概念，虽然这些卫星组合方式的成像覆盖范围较大且重访周期较短，但是相对于目前任务需求的发展速度而言已经不能够高效地满足任务，并且由于这些卫星组合方式必须研制、发射和管理维护卫星，造成其构建的成本高昂。因此，有必要对卫星资源的组织优化进行改善。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，能够对卫星资源进行有效的组织优化。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，该方法包括：虚拟星座管控系统在接收到一个待处理任务时，根据所述待处理任务的需求信息，选取多个卫星，形成候选卫星集合，从所述候选卫星集合中随机选择一个卫星作为卫星领导，将所述待处理任务发送至所述卫星领导；所述卫星领导在接收到所述待处理任务时，计算所述候选卫星集合中每一个卫星针对所述待处理任务的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值；根据所述候选卫星集合中各个卫星的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值确定目标函数，所述目标函数的优化目标为所述待处理任务对应的卫星联盟的效能最大，所述目标函数的约束条件为所述卫星联盟的能力大于所述待处理任务的能力需求；根据所述目标函数，确定所述待处理任务对应的卫星联盟，并利用所述卫星联盟执行所述待处理任务。(三)有益效果本专利技术实施例提供了一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，针对每一个协同任务构建一个卫星联盟，为每一个协同任务提供一个具有针对性的资源集合，从而满足不同任务的需求，可以解决动态环境中多个协同任务的处理问题。本专利技术提供的资源联盟构建方法是一种分布式协作方案，适用于任务需求快速增长的环境，能够对卫星资源进行统筹优化，实现对卫星资源有效的组织优化，解决多种类型的任务，提高卫星资源的利用率和任务的完成率。而且，虚拟星座管控系统从候选卫星集合中选择一个卫星作为卫星领导用来计算每一个卫星的能力，继而选择多个卫星形成卫星联盟，可见，卫星领导作为候选卫星集合的计算中心，可以大大减少虚拟星座管控系统的计算量，从而分散全局虚拟星座的负载，这种方式相对于集中式协作方式来说，可以大大提高协作效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例中基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，如图1所示，该方法包括：S100、虚拟星座管控系统在接收到一个待处理任务时，根据所述待处理任务的需求信息，选取多个卫星，形成候选卫星集合，从所述候选卫星集合中随机选择一个卫星作为卫星领导，将所述待处理任务发送至所述卫星领导；可理解的是，由于当虚拟星座管控系统接收到一个待处理任务时，按照步骤S100和S200构建该待处理任务的卫星联盟，因此针对每一个待处理任务，都会构建一个对应的卫星联盟，即当虚拟星座管控系统接收到多个待处理任务时，会构建多个卫星联盟，实现分布式管控。其中，卫星联盟也可以称为资源联盟，待处理任务也可以称为协同任务即需要多个卫星协同处理的任务。其中，待处理任务的需求信息，是指待处理任务所需的负载、分辨率、时间要求、优先级等信息。可理解的是，根据待处理任务的需求信息，选取多个卫星的过程可以包括：从若干个卫星中选择出符合上述需求信息的多个卫星，进而将该多个卫星构成一个候选卫星集合。可理解的是，从候选卫星集合中选择出一个卫星作为卫星领导，卫星领导是候选卫星集合中所有卫星的计算中心，计算候选卫星集合中的各个卫星处理上述待处理任务的能力等，进而选择出适合完成待处理任务的多个卫星，形成卫星联盟。S200、所述卫星领导在接收到所述待处理任务时，计算所述候选卫星集合中每一个卫星针对所述待处理任务的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值；根据所述候选卫星集合中各个卫星的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值确定目标函数，所述目标函数的优化目标为所述待处理任务对应的卫星联盟的效能最大，所述目标函数的约束条件为所述卫星联盟的能力大于所述待处理任务的能力需求；根据所述目标函数，确定所述待处理任务对应的卫星联盟，并利用所述卫星联盟执行所述待处理任务。上述追捕兴趣度和可信赖度是从逻辑兴趣的角度对卫星进行评估，上述时效性和收益值是从经济收益的角度对卫星进行评估，从两方面同时对卫星进行评估，进而可选择出更加合适的卫星来执行任务。上述追捕兴趣度，是追捕者对完成上述待处理任务的兴趣程度，当兴趣程度较高时，追捕者会更愿意接收待处理任务。所谓的追捕者即卫星。其中，可以采用第一公式计算所述候选卫星集合中第i个卫星的追捕兴趣度，所述第一公式包括：式中，sjci为所述第i个卫星对所述待处理任务的可用时间窗的个数，n为所述候选卫星集合中卫星的个数，H1为所述待处理任务所需的完成度，H0为所述待处理任务的已完成度，v1i为所述第i个卫星的追捕兴趣度。上述第一公式包括两部分，第一部分是第二部分是第一部分是第i个卫星对待处理任务的可用时间窗的个数与候选卫星集合中所有卫星对待处理任务的可用时间窗的总数之间的比值，体现了负载均衡，即把待处理任务交给比较空闲的卫星。第二部分体现了待处理任务的紧急程度。待处理任务所需的完成度，例如，待处理任务中包括的元任务的数量；待处理任务的已完成度，例如，待处理任务中已经完成的元任务的数量。所谓的元任务是由待处理任务拆分得到且一个卫星就能完成的子任务。上述可信赖度，是指卫星的可信任度，具体计算过程可以包括：A1、建立待处理任务Mj的数据集DMj，在该数据集DMj中记录有待处理任务的需求、目标等信息，还记录有执行过与待处理任务相同任务的卫星的相关信息。A2、将数据集Mj中的各个信息转化为布尔类型的数据；例如，将某卫星是否执行过与待处理任务相同的任务这一信息转化为代表真、假的1、0。A3、根据数据集Mj中的相关信息，计算第i个卫星的可信赖度。具体可以采用如下的第二公式计算第i个卫星的可信赖度：式中，v2i为第i个卫星的可信赖度，pjj为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，其特征在于，包括：虚拟星座管控系统在接收到一个待处理任务时，根据所述待处理任务的需求信息，选取多个卫星，形成候选卫星集合，从所述候选卫星集合中随机选择一个卫星作为卫星领导，将所述待处理任务发送至所述卫星领导；所述卫星领导在接收到所述待处理任务时，计算所述候选卫星集合中每一个卫星针对所述待处理任务的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值；根据所述候选卫星集合中各个卫星的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值确定目标函数，所述目标函数的优化目标为所述待处理任务对应的卫星联盟的效能最大，所述目标函数的约束条件为所述卫星联盟的能力大于所述待处理任务的能力需求；根据所述目标函数，确定所述待处理任务对应的卫星联盟，并利用所述卫星联盟执行所述待处理任务。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟星座的协同任务的资源联盟构建方法，其特征在于，包括：虚拟星座管控系统在接收到一个待处理任务时，根据所述待处理任务的需求信息，选取多个卫星，形成候选卫星集合，从所述候选卫星集合中随机选择一个卫星作为卫星领导，将所述待处理任务发送至所述卫星领导；所述卫星领导在接收到所述待处理任务时，计算所述候选卫星集合中每一个卫星针对所述待处理任务的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值；根据所述候选卫星集合中各个卫星的追捕兴趣度、可信赖度、时效性和收益值确定目标函数，所述目标函数的优化目标为所述待处理任务对应的卫星联盟的效能最大，所述目标函数的约束条件为所述卫星联盟的能力大于所述待处理任务的能力需求；根据所述目标函数，确定所述待处理任务对应的卫星联盟，并利用所述卫星联盟执行所述待处理任务。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用第一公式计算所述候选卫星集合中第i个卫星的追捕兴趣度，所述第一公式包括：式中，sjci为所述第i个卫星对所述待处理任务的可用时间窗的个数，n为所述候选卫星集合中卫星的个数，H1为所述待处理任务所需的完成度，H0为所述待处理任务的已完成度，v1i为所述第i个卫星的追捕兴趣度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用第二公式计算第i个卫星的可信赖度，所述第二公式包括：式中，v2i为第i个卫星的可信赖度，pjj为第i个卫星在第j次处理与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳鹏，夏忠，胡笑旋，夏维，姚靖宇，崔勇，任送莲，张凯，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34