一种地面站资源调度方法技术

本发明专利技术提供了一种地面站资源调度方法，用于为卫星数据接收任务调度地面站资源，地面站资源包括天线和记录器，方法包括：S1，调度中心获取卫星数据接收任务；S2，根据任务的权重，以最小化资源利用代价值为目标确定接收数据接收任务中各任务的地面站资源分配方案，生成地面站资源调度方案；S3，将地面站资源调度方案分配至地面站，以使地面站根据地面站资源调度方案接收任务对应的数据。在最大化接收任务时长的原则下将任务分配至地面站实现第一步地面站调度，然后分配至各地面站的任务根据资源利用代价值最小化计算使得地面站各资源通过最优的方式接收任务，实现了多地面站资源调度过程自动化进行，无需人工干预，快捷低成本。

A Resource Scheduling Method for Ground Station

The invention provides a ground station resource scheduling method, which is used to schedule ground station resources for satellite data receiving tasks. The ground station resources include antennas and recorders. The method includes: S1, the dispatching center obtains satellite data receiving tasks; S2, according to the weight of tasks, determines the ground station resources of each task in receiving data receiving tasks with the objective of minimizing the cost of resource utilization. The allocation scheme generates the ground station resource scheduling scheme; S3 allocates the ground station resource scheduling scheme to the ground station, so that the ground station receives the data corresponding to the task according to the ground station resource scheduling scheme. Under the principle of maximizing the time of receiving task, the task is assigned to the ground station to realize the first step of ground station scheduling, and then the task allocated to the ground station is calculated according to the minimum cost of resource utilization, so that the resources of the ground station receive the task in the optimal way, thus realizing the automation of multi-ground station resource scheduling process without manual intervention, fast and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种地面站资源调度方法
本专利技术涉及航天地面接收领域，尤其涉及一种地面站资源调度方法。
技术介绍
在卫星或航天系统中，地面控制中心将任务指令传至卫星，而后卫星将数据传输至各个地面站，地面站数量很多，能接收的数据的种类也有限制，每个地面站的承载能力也有限制，地面站资源数据接收能力各不相同。这就导致需要人工根据任务的重要性有倾向性地安排接收设备并在资源不足时对可接收的任务进行决策，难以得到全局最优的资源调度方案，而且人工决策时间较长；导致决策成本和运行成本高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种地面站资源调度方法，快速合理的得到接收任务的地面站调度资源方案，通过该方法提高了地面站接收资源利用效率，无需人工干预节省了人力成本。(二)技术方案本专利技术提供了一种地面站资源调度方法，用于为卫星数据接收任务调度地面站资源，地面站资源包括天线和记录器，方法包括：S1，调度中心获取卫星数据接收任务，其中，卫星数据接收任务包括卫星名称、计划任务接收开始时间、数据接收优先级标识以及计划任务结束时间，并根据所述数据接收优先级标识获取所述个卫星数据接收任务的权重；S2，根据任务的权重，以最小化资源利用代价值为目标确定接收数据接收任务中各任务的地面站资源分配方案，生成地面站资源调度方案，其中，地面站资源调度方案至少包括任务的任务编号及其对应的地面站代号、接收开始时间、接收结束时间，以及地面站内对应的天线和记录器；S3，将地面站资源调度方案分配至地面站，以使地面站根据地面站资源调度方案接收任务对应的数据。可选地，计算地面站的资源利用代价值具体包括：S21，确定资源利用代价值最小的地面站调度方案；S22，确定地面站中资源利用代价值最小的天线和记录器调度方案。可选地，通过使如下公式cost1值最小，以确定资源利用代价值最小的地面站调度方案：其中，为任务i的权重，qi为地面站对任务i的未接收时间，为天线j接收任务i的权重，ai，j为0或1，ai，j为1则所述天线j接收任务i，ai，j为0则所述天线j未接收任务i。可选地，确定所述地面站中资源利用代价值最小的天线和记录器调度方案具体为：在地面站中，计算天线及记录器的资源利用代价值，得到传输任务时最小资源利用代价值所对应的天线和记录器。可选地，采用如下公式计算所述天线及记录器的资源利用代价值cost2：其中，为记录器k接收任务i的成本，ri，k为0或1，ri，k为1则所述记录器k接收任务i，ri，k为0则所述记录器k未接收任务i，pi为同一时间段所述任务i与其他任务共用同一记录器的时间长度，Wi4为任务i与其他任务共用同一记录器的代价值。可选地，地面中心根据地面站资源调度方案接收任务对应的数据，天线通过信道系统将数据传输至记录器，记录器包括多个子记录单元，任务对应的数据被分配于所述记录器的至少一个子记录单元。可选地，卫星通过卫星数传通道将任务对应的数据传输至地面站，传输同一任务对应的数据所需要的卫星数传通道数和子记录单元数满足如下计算公式：其中，gi，l为0或1，gi，l为1表示子记录单元l服务于任务i，参数el，k为子记录单元l与记录器k的关联性，若el，k为1则表示子记录单元l属于记录器k，若el，k为0则表示子记录单元l不属于记录器k，ni表示任务i的卫星数传通道数。可选地，子记录单元的数据传输速率与任务对应的数据的数据传输速率满足如下公式：其中，dl为子记录单元的数据传输速率，di为任务i的数据传输速率。可选地，步骤S22之前还包括：使用启发式算法为任务分配天线和记录器，若启发式算法得出分配结果，则根据分配结果为天线分配记录器，若启发式算法不能得出分配结果，则执行步骤S22。可选地，使用GAMS求解器执行所述步骤S1～S3。(三)有益效果本专利技术提供了一种地面站资源调度方法，首先通过最大化所述任务接收时长也即使资源利用代价值最小化将任务分配至地面站实现第一步资源配置，然后地面站根据资源利用代价值最小化计算使得地面站通过最优的方式接收任务，整个过程可以自动化完成无需人工干预，成本低。附图说明图1示意性示出了本公开实施例中的地面站资源调度方法步骤图；图2示意性示出了本公开实施例中的地面站资源调度的示意图；图3示意性示出了本公开实施例中的同一记录器中的多个子记录单元服务不同任务的工作示意图；图4示意性示出了本公开实施例中的地面站资源调度方法详细流程图；图5示意性示出了本公开实施例中的利用启发式规则分配地面站资源的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供了一种地面站资源调度方法，卫星向地面站发送数据，地面系统完成数据接收任务。任务的相关参数包括卫星名称、计划任务接收开始时间、计划任务结束时间、轨道号、数据接收任务优先级标识、并可根据数据接收优先级标识获取各卫星数据接收任务的权重等，并将该任务的相关参数发送至调度中心。地面站对数据的接收过程包括使用天线接收数据，以及使用记录器记录数据，而每个地面站网络中有多个地面站，每个地面站有多个天线和记录器资源，各个资源的规格不同、对数据接收和记录能力不同，因此需要对地面站资源进行调度，生成有效的地面站资源调度方案，以最大限度利用地面站资源、有效完成数据接收任务，。该地面站资源调度方案中至少包括任务编号及其对应的地面站代号、接收开始时间、接收结束时间，以及该地面站内对应的天线和记录器，调度中心将该地面站资源调度方案发送至地面站，以使地面站根据该地面站资源调度方案接收数据，并将数据发送至用户。参见图1，该地面站资源调度方法包括：S1，调度中心获取卫星数据接收任务，其中，卫星数据接收任务包括卫星名称、计划任务接收开始时间、数据接收优先级标识以及计划任务结束时间，并根据所述数据接收优先级标识获取所述各卫星数据接收任务的权重；S2，根据任务的权重，以最小化资源利用代价值为目标确定接收数据接收任务中各任务的地面站资源分配方案，生成地面站资源调度方案，其中，地面站资源调度方案至少包括任务编号及其对应的地面站代号、接收开始时间、接收结束时间，以及该地面站内对应的天线和记录器；S3，将地面站资源调度方案分配至地面站，以使地面站根据地面站资源调度方案接收数据。具体的，参见图2，S1，调度中心获取卫星数据接收任务，其中，卫星数据接收任务参数包括卫星名称、计划任务接收开始时间、数据接收优先级标识以及计划任务结束时间，并根据所述数据接收优先级标识获取所述各卫星数据接收任务的权重；针对每一卫星数据接收任务，初步设定有卫星名称、、计划任务接收开始时间以及计划任务结束时间等，调度中心需考虑有效利用地面站资源，避免数据重复接收，或局部地面站负载过高等问题，因此需要进行资源调度，对卫星数据接收任务进行优化。卫星会根据任务的重要程度确定发送该任务的优先级，进而确定接收该任务的权重，优先级越高代表接收的任务越重要，任务中还包括任务优先级标识，并可以根据所述数据接收优先级标识获取所述各卫星数据接收任务的权重。S2，根据所述任务的权重，以最小化所述资源利用代价值为目标确定接收所述各数据接收任务对应的地面站资源分配方案，生成地面站资源调度方案，其中，所述地面站资源调度方案至少包括所述任务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面站资源调度方法，用于为卫星数据接收任务调度地面站资源，所述地面站资源包括天线和记录器，方法包括：S1，调度中心获取卫星数据接收任务，其中，所述卫星数据接收任务包括卫星名称、计划任务接收开始时间、数据接收优先级标识以及计划任务结束时间，并根据所述数据接收优先级标识获取所述各卫星数据接收任务的权重；S2，根据所述任务的权重，以最小化所述资源利用代价值为目标确定接收所述数据接收任务中各任务的地面站资源分配方案，生成地面站资源调度方案，其中，所述地面站资源调度方案至少包括所述任务的任务编号及其对应的地面站代号、接收开始时间、接收结束时间，以及所述地面站内对应的天线和记录器；S3，将所述地面站资源调度方案分配至所述地面站，以使所述地面站根据所述地面站资源调度方案接收所述任务对应的数据。

【技术特征摘要】
1.一种地面站资源调度方法，用于为卫星数据接收任务调度地面站资源，所述地面站资源包括天线和记录器，方法包括：S1，调度中心获取卫星数据接收任务，其中，所述卫星数据接收任务包括卫星名称、计划任务接收开始时间、数据接收优先级标识以及计划任务结束时间，并根据所述数据接收优先级标识获取所述各卫星数据接收任务的权重；S2，根据所述任务的权重，以最小化所述资源利用代价值为目标确定接收所述数据接收任务中各任务的地面站资源分配方案，生成地面站资源调度方案，其中，所述地面站资源调度方案至少包括所述任务的任务编号及其对应的地面站代号、接收开始时间、接收结束时间，以及所述地面站内对应的天线和记录器；S3，将所述地面站资源调度方案分配至所述地面站，以使所述地面站根据所述地面站资源调度方案接收所述任务对应的数据。2.根据权利要求1所述的调度方法，所述计算所述地面站的资源利用代价值具体包括：S21，确定资源利用代价值最小的地面站调度方案；S22，确定所述地面站中资源利用代价值最小的天线和记录器调度方案。3.根据权利要求2所述的调度方法，通过使如下公式cost1值最小，以确定资源利用代价值最小的地面站调度方案：其中，Wi1为任务i的权重，qi为地面站对任务i的未接收时间，为天线j接收任务i的权重，ai，j为0或1，ai，j为1则所述天线j接收任务i，ai，j为0则所述天线j未接收任务i。4.根据权利要求2所述的调度方法，所述确定所述地面站中资源利用代价值最小的天线和记录器调度方案具体为：在所述地面站中，计算所述天线及记录器的资源利用代价值，得到传输所述任务时最小资源利用代价值所对应的天线和记录器。5.根据权利要求4所述的调度方法，采用如下公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：田妙苗，黄鹏，刘静怡，马广彬，冯珂，王伟星，厉为，王峥，林友明，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11