【技术实现步骤摘要】
面向混合任务的在线中继卫星系统通信资源分配方法
本专利技术属于空间信息
,主要涉及空间网络协同分配管理方法,可用于中继卫星系统的任务规划和调度。
技术介绍
中继卫星系统是我国重要的基础设施,是支持中、低轨航天器间,航天器与地面站之间数据中继,连续跟踪与测控的重要天基平台。然而,由于中继卫星造价昂贵,发射周期长,轨位和频率资源受限等原因,使得我国中继卫星资源极其稀缺,中继服务长期供不应求。随着我国航天事业的高速发展,空间航天任务呈现爆炸式增长。特别地,中继卫星所处的复杂的空间环境导致信道状态动态变化,卫星资源动态变化,另一方面,一些空间任务,如应急通信具有突发性,这要求中继卫星系统具有动态配置资源的能力。因此,开展动态的资源分配管理方法研究,以解决稀疏的中继卫星资源承载更多航天任务难题显得十分重要。在中继卫星为各航天器提供数据中继服务过程中,从紧急程度上将其划分为常规任务,紧急任务和临时任务。具体来说,常规任务是指一些可以预知的或具有周期性的数据中继任务,如为国土资源卫星提供数传服务;紧急任务是指一些不可预知的紧急的数据中继任务,如应急通信;临时任务是指重要程度介于常规任务和紧急任务之间的不可预知的数据中继任务。由于临时任务和紧急任务的突发性以及重要性,势必抢占中继卫星的资源使得更多的常规任务不能被成功的完成,进而造成任务完成率低和资源利用率低等问题。在以往的研究中继卫星资源分配问题中,大多数工作重点关注于静态的资源分配,假设任务的信息是提前预知的,而且资源状态在整个过程当中是不变的。例如,S.Rojanasoonthon在文章“Algorithmsf ...
【技术保护点】
1.一种面向混合任务的在线中继卫星系统通信资源分配方法,包括如下:(1)任务规划与调度中心实时接收各卫星用户地面管理中心发送的数据中继任务请求,进而获取请求任务的基本信息,该任务基本信息包括:任务类型typej、任务请求到达时刻reqj、任务最早执行时刻aj、任务的最晚执行时刻bj、执行时间窗口TWj=(aj,bj)、任务的数据块大小lj和请求任务的航天器编号IDj,其中,j表示任务编号;(2)根据中继卫星系统可用资源状态和各任务的基本信息初步筛选出可完成的任务,并排除不可能完成的任务;(3)对筛选出的任务进行预处理,即根据筛选出可完成的任务的基本信息,为每个任务分配数据传输时间窗口获得预处理任务Taskj;(4)构建等待任务队列
【技术特征摘要】
1.一种面向混合任务的在线中继卫星系统通信资源分配方法,包括如下:(1)任务规划与调度中心实时接收各卫星用户地面管理中心发送的数据中继任务请求,进而获取请求任务的基本信息,该任务基本信息包括:任务类型typej、任务请求到达时刻reqj、任务最早执行时刻aj、任务的最晚执行时刻bj、执行时间窗口TWj=(aj,bj)、任务的数据块大小lj和请求任务的航天器编号IDj,其中,j表示任务编号;(2)根据中继卫星系统可用资源状态和各任务的基本信息初步筛选出可完成的任务,并排除不可能完成的任务;(3)对筛选出的任务进行预处理,即根据筛选出可完成的任务的基本信息,为每个任务分配数据传输时间窗口获得预处理任务Taskj;(4)构建等待任务队列和预调度队列RW,并将预处理后的任务Taskj置于等待任务队列中进行排队,在等待任务队列中选出满足任务调度条件的预处理任务,再将其置于预调度队列RW中进行排队;(5)设定规划周期时长的最小值Tmin和最大值Tmax,则任一天线h任一规划次数r的规划周期时长的数值范围为[Tmin,Tmax],并将此数值范围等间隔划分为N份,即每份大小为:则对应于规划周期时长的N+1种取值构成规划周期取值集合,记为其中pi=Tmin+iΔ,i=0,1,...,N;(6)在天线h上对于规划周期取值为构建通信资源冲突图以刻画预调度队列RW中预处理任务Taskj对中继卫星系统中天线h的通信资源需求的冲突约束关系,并求解出通信资源冲突图的最大独立集实现对通信资源冲突的分解,生成对应于不同规划周期取值的中继卫星系统的通信资源分配方案集合;(7)利用随机优化理论,依次为中继卫星系统的每根天线独立地分配规划周期时长,并从通信资源分配方案集合中选取与对应规划周期时长的通信资源分配方案,根据该方案,中继卫星系统在指定时刻旋转天线指向指定用户卫星,并为天线提供指定时长的数据传输。2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤(2)中根据中继卫星系统可用资源状态和各任务的基本信息初步筛选出可完成的任务,其实现如下:(2a)通过使用卫星工具包STK计算出中继卫星与请求任务的用户卫星的可视时间窗口Wj=(sj,ej),其中sj和ej分别表示可视时间窗口的开始时刻和结束时刻;(2b)判断可视时间窗口Wj的开始时刻sj是否小于请求任务的最晚执行时刻bj:若小于,则接受此任务请求;否则,拒绝此任务请求。3.根据权利要求1所述的方法,其中步骤(3)中为每个任务分配数据传输时间窗口,是对任务的执行时间窗口TWj=(aj,bj)和可视时间...
【专利技术属性】
技术研发人员:盛敏,何立军,刘润滋,李建东,汪宇,周笛,朱彦,贾子晔,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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