地面站资源调度方法技术

本发明专利技术公开了一种地面站资源调度方法，该方法包括：获取多个卫星的任务信息，任务信息为多个卫星至多个地面站的待处理数据；根据任务信息确定接力任务，接力任务为覆盖多个地面站接收区域的待接收任务；对接力任务进行优化以确定调度规则；根据调度规则完成多个地面站对应多个卫星的任务接收调度操作。本发明专利技术针对卫星地面站测控与接收一体化业务，研究了地面站资源调度模型和求解算法。考虑了多卫星、多地面站情况下的任务时间约束、任务优先级、资源使用偏好等，建立了基于连续时间的混合整数线性规划模型，实现了合理调度优化地面站资源完成测控和数据接收任务，提高了地面站对卫星数据接收和处理的服务能力。

Resource scheduling method of ground station

【技术实现步骤摘要】
地面站资源调度方法
本专利技术涉及地面站数据处理
，具体涉及一种针对多星多站、测控与接收一体化业务的地面站资源调度方法。
技术介绍
卫星与地面站的数据交互任务分为测控任务和数据接收两类任务。其中，测控任务包括遥控任务、遥测任务、测量任务等。随着近年航天事业蓬勃发展，卫星任务数量剧增，地面站资源使用冲突日益明显。卫星与地面站的数据交互任务数量多、约束条件复杂，导致模型规模大、变量多、求解困难。由于地面站资源建设投入大、相对固定，合理调度优化地面站资源完成测控和数据接收任务，对提高地面站服务能力、指导地面站建设决策具有重要意义。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为解决因卫星任务数量剧增、地面站资源相对有限、使用压力增大的矛盾，针对卫星地面站测控与接收一体化业务，本专利技术提出了一种针对多星多站、测控与接收一体化业务的地面站资源调度方法。(二)技术方案本专利技术的一个方面公开了一种地面站资源调度方法，包括：获取多个卫星的任务信息，任务信息为多个卫星至多个地面站的待处理数据；根据任务信息确定接力任务，接力任务为覆盖多个地面站接收区域的待接收任务；对接力任务进行优化以确定调度规则；根据调度规则完成多个地面站对应多个卫星的任务接收调度操作。可选地，根据任务信息确定接力任务，包括：获取多个地面站的资源信息，资源信息为多个地面站用于实现对任务信息进行调度的资源数据；根据资源信息和任务信息之间的约束，对任务信息进行分类集合以获取多个接力任务。可选地，根据资源信息和任务信息之间的约束，对任务信息进行分类集合以获取多个接力任务，包括：根据卫星与地面站之间的使用约束作为资源信息和任务信息之间的约束，对任务信息进行分类集合；根据任务时间获取分类集合中的接力任务。可选地，对接力任务进行优化以确定调度规则，包括：根据离散粒子群算法对接力任务的接收资源进行优化，确定接力任务的接收地面站和接收任务集；根据接收地面站以及接收任务集的接收时间确定各个地面站的优化任务集；对优化任务集中的任务进行资源优化确定调度规则。可选地，根据离散粒子群算法(Discreteparticleswarmoptimization，DPSO)对接力任务的接收资源进行优化，包括：基于接力优化原则对接力任务的接收资源进行优化，其中，接力优化原则包括：当采用同一天线接收两个或两个以上的任务，相邻接收任务之间间隔一定转换时间，以及当两个或两个以上的地面站接力接收接力任务时，地面站保证一定的重叠时间，重叠时间为多个地面站同时执行接收接力任务的时段。可选地，对接力任务进行优化以确定调度规则，还包括：根据任务时间对优化任务集中的任务进行分组以确定优化任务组，根据启发式规则确定优化任务组的复杂度，根据复杂度确定调度规则。可选地，根据启发式规则确定优化任务组的复杂度，还包括：对优化任务组中的各个任务所对应的资源求并集，当并集大于优化任务组的任务数量时，优化任务组复杂度为简单；当并集小于优化任务组的任务数量时，优化任务组复杂度为困难。可选地，根据复杂度确定调度规则，还包括：当复杂度为简单时，调度规则为基于启发式规则的天线资源分配方法或记录器资源分配方法；或当复杂度为困难时，调度规则为基于线性规划模型的天线资源分配方法或记录器资源分配方法。可选地，根据调度规则完成多个地面站对应多个卫星的任务接收调度操作，包括：利用启发式规则的天线资源分配方法基于第一调度原则完成任务接收调度操作，其中，第一调度原则为：天线按照任务的优先级顺序分配；当采用同一天线接收两个或两个以上的任务，相邻接收任务之间间隔一定转换时间；同一任务的主接和备份记录器对应同一地面站的天线；以及同一时段同一卫星的上下行任务对应同一天线进行接收。可选地，根据调度规则完成多个地面站对应多个卫星的任务接收调度操作，包括：利用启发式规则的记录器资源分配方法基于第二调度原则完成任务接收调度操作，其中，第二调度原则为：记录器按照任务的优先级顺序分配；当采用同一记录器接收两个或两个以上的任务，相邻接收任务之间间隔一定转换时间；在任务接收调度操作过程中，记录器的使用通道数量小于等于其逻辑记录器数量；同一任务的主接和备份记录器对应同一地面站的记录器；同一任务所接收的记录器和天线应属于同一地面站的资源；以及通过记录器只记录数传任务。可选地，根据调度规则完成多个地面站对应多个卫星的任务接收调度操作，包括：根据卫星任务的时间连续性建立基于连续时间表示的混合整数线性规划模型；根据混合整数线性规划模型确定调度规则的约束条件，约束条件包括：时间约束、天线分配约束、记录器约束以及资源相关性约束。(三)有益效果本专利技术公开了一种地面站资源调度方法，首先将所有任务集合按执行时间分为多个子集，对各个子集分别进行资源调度，将整体问题分解为多个子问题，减小了问题规模。对各个子集进行预处理，将测控和数传任务分组，将同时进行的不同类型任务分为一组。对预处理后的各个子问题进行优化时，首先采用离散粒子群(DPSO)算法优化多站“接力”任务。其次评估子问题的复杂程度，根据该子问题复杂度高低采取不同的求解策略。对于复杂程度低的子问题，利用启发式方法求解；对于复杂程度高的子问题，即启发式方法难以取得满意解，建立基于连续时间的线性规划模型并求解。因此，本专利技术针对卫星地面站测控与接收一体化业务，研究了地面站资源调度模型和求解算法。考虑了多卫星、多地面站情况下的任务时间约束、任务优先级、资源使用偏好等，建立了基于连续时间的混合整数线性规划模型，设计了离散粒子群算法(DPSO)、启发式算法和对偶单纯形法结合的混合求解算法，提高了求解效率。利用DPSO优化“接力”任务，然后将任务集按接收时间划分，分析各子集的资源调度复杂程度，针对不同复杂度的子集分别使用启发式算法和对偶单纯形法求解。实现了合理调度优化地面站资源完成测控和数据接收任务，提高了地面站对卫星数据接收和处理的服务能力。附图说明图1是本专利技术一实施例中多星-多站资源调度的组成示意图；图2是本专利技术一实施例中地面站资源调度方法的一流程图；图3是本专利技术一实施例中地面站资源调度方法的另一流程图；图4是本专利技术一实施例中对接力任务的接收资源的优化流程图；图5是本专利技术一实施例中基于启发式规则的天线资源分配方法的流程图；图6是本专利技术一实施例中基于启发式规则的记录器资源分配方法的流程图。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。本专利技术主要公开了一种地面站资源调度方法，主要针对的是多星多站、测控与接收一体化业务的地面站资源调度。在本专利技术中，多个卫星所获取的数据需要传输到地面站进行处理，同时地面站需要发送和接收卫星测控数据。此时所谓地面站可以是包括多个地面站组成的接收资源系统，按照调度方案分配资源执行任务。如图1所示，多个卫星可以至少包括图中的w1、w2、w3、w4四个卫星，四个卫星待处理的任务信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面站资源调度方法，其特征在于，/n获取多个卫星的任务信息，所述任务信息为所述多个卫星至多个地面站的待处理数据；/n根据所述任务信息确定接力任务，所述接力任务为覆盖多个地面站接收区域的待接收任务；/n对所述接力任务进行优化以确定调度规则；/n根据所述调度规则完成所述多个地面站对应所述多个卫星的任务接收调度操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种地面站资源调度方法，其特征在于，
获取多个卫星的任务信息，所述任务信息为所述多个卫星至多个地面站的待处理数据；
根据所述任务信息确定接力任务，所述接力任务为覆盖多个地面站接收区域的待接收任务；
对所述接力任务进行优化以确定调度规则；
根据所述调度规则完成所述多个地面站对应所述多个卫星的任务接收调度操作。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述任务信息确定接力任务，包括：
获取多个地面站的资源信息，所述资源信息为所述多个地面站用于实现对所述任务信息进行调度的资源数据；
根据所述资源信息和所述任务信息之间的约束，对所述任务信息进行分类集合以获取多个接力任务。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述资源信息和所述任务信息之间的约束，对所述任务信息进行分类集合以获取多个接力任务，包括：
根据卫星与地面站之间的使用约束作为所述资源信息和所述任务信息之间的约束，对所述任务信息进行分类集合；
根据任务时间获取所述分类集合中的接力任务。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述接力任务进行优化以确定调度规则，包括：
根据离散粒子群算法对所述接力任务的接收资源进行优化，确定接力任务的接收地面站和接收任务集；
根据所述接收地面站以及所述接收任务集的接收时间确定各个地面站的优化任务集；
对所述优化任务集中的任务进行资源优化确定所述调度规则。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据离散粒子群算法对所述接力任务的接收资源进行优化，包括：
基于接力优化原则对所述接力任务的接收资源进行优化，其中，所述接力优化原则包括：
当采用同一天线接收两个或两个以上的任务，相邻接收任务之间间隔一定转换时间，以及
当两个或两个以上的地面站接力接收所述接力任务时，地面站保证一定的重叠时间，所述重叠时间为多个地面站同时执行接收接力任务的时段。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述接力任务进行优化以确定调度规则，还包括：
根据任务时间对优化任务集中的任务进行分组以确定优化任务组，
根据启发式规则确定所述优化任务组的复杂度，
根据所述复杂度确定所述调度规则。


7.根据权利要求6所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田妙苗，黄鹏，章文毅，刘荣芳，林友明，马广彬，冯柯，王峥，王伟星，厉为，
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