天基智能网联边缘计算框架制造技术

本申请涉及一种天基智能网联边缘计算框架。将天基的卫星平台中引入云边的概念，其中地面控制端为云端，卫星平台为边缘节点，为了实现卫星平台具备边缘节点的特性，引入智联机的概念，针对不同的边缘计算任务，通过卫星平台与地面控制端的云边协同，以及卫星平台之间的边边协同，可以通过不同的载荷进行任务执行。从而在进行边缘计算时，不仅能够支持实时边缘计算作业，也支持大量数据的非实时边缘计算作业，大大提升星间网络的智能化计算能力。大大提升星间网络的智能化计算能力。大大提升星间网络的智能化计算能力。

【技术实现步骤摘要】
天基智能网联边缘计算框架


[0001]本申请涉及卫星通讯
，特别是涉及一种天基智能网联边缘计算框架。

技术介绍

[0002]未来卫星装备的复杂性在逐渐增加，这就导致装备的研发时间投入大幅增加，传统星上处理软件的生命周期最简单的方法是开发，测试和部署软件，一旦在轨无法在轨更新以适应威胁和任务需求的不断变化、海量数据，以及日益加快的运行速度。构建智能化，自主化的星上处理复杂运行体系是一个设计、建造、测试、修改和测试更多的迭代过程。智能化、自主化的星上处理软件系统本身与传统软件有着本质的不同，由于环境与目标特性在不断变化，因此星上处理软件系统具有数据驱动的、非确定性的特征。星上处理要实现智能化时代的数字化转型和实施敏捷开发，就需要打造一套基于“云边一体”的数字架构，提高数据共享和决策制定的速度。
[0003]边缘计算是一种将主要数据处理和数据存储放在网络边缘节点的分布式计算形式，其可就近提供边缘智能服务，满足应用在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。在天基网络环境下，卫星之间进行网络连接不同于地面计算设备，因此如何将边缘计算应用于天基网络成为新的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种天基智能网联边缘计算框架。
[0005]一种天基智能网联边缘计算框架，所述框架包括：地面控制端、卫星平台、智联机以及载荷；
[0006]所述卫星平台包括：星地链路和星间链路；所述星地链路用于与地面控制端连接，所述星间链路与其他卫星进行星间通讯；
[0007]所述智联机包括：边缘管理核、数据共享引擎、边边协同时敏传输控制模块以及语义抽象与互操作模块；所述边缘管理核与所述数据共享核数据连接，所述边缘管理核与所述星地链路连接，所述数据共享引擎用于与业务应用进行数据交互，所述边边协同时敏传输控制模块与所述数据共享引擎连接，所述边边协同时敏传输控制模块与所述星间链路连接；
[0008]所述载荷与所述语义抽象与互操作模块连接，所述载荷通过空间载荷统一交互语义互操作协议与所述语义抽象与互操作模块进行交互。
[0009]在其中一个实施例中，所述地面控制端基于Kubernetes构建。
[0010]在其中一个实施例中，所述载荷和所述语义抽象与互操作模块通过边端语义级互操作接口模块进行交互；所述边端语义级互操作接口模块在接收到语义抽象与互操作模块发送的消息后，将消息转化为空间载荷统一交互语义互操作协议的消息，以使载荷对空间载荷统一交互语义互操作协议的消息进行读写。
[0011]在其中一个实施例中，地面控制端中对载荷进行空间载荷统一交互语义互操作协
议建模，得到建模元数据；
[0012]地面控制端将所述建模元数据通过所述星地链路发送至所述智联机，所述智联机根据所述建模元数据，构建载荷的设备孪生，通过所述设备孪生将载荷的设备状态同步至智联机中。
[0013]在其中一个实施例中，所述边缘计算框架包括：
[0014]边缘进程组件，设置在所述智联机；
[0015]所述边缘进程组件包括：边缘应用程序管理组件、边缘元数据管理组件、边缘通讯接口组件、边缘设备软件镜像组件以及边缘通讯组件；
[0016]云端进程组件，设置在所述地面控制端；
[0017]所述云端进程组件包括：云端通讯接口组件以及边缘节点管理组件。
[0018]在其中一个实施例中，所述边缘应用程序管理组件用于对智联任务资源对象的生命周期进行管理；
[0019]所述边缘元数据管理组件是所述边缘应用程序管理组件和所述边缘通讯接口组件之间的消息处理器，用于管理边缘节点上的元数据；
[0020]所述边缘通讯接口组件为Web套接字客户端，用于地面控制端中边缘计算与智联机提供的云服务的交互；
[0021]所述边缘设备软件镜像组件用于将边缘节点的设备状态同步至地面控制端；
[0022]所述边缘通讯组件用于提供发布和订阅功能。
[0023]在其中一个实施例中，所述云端通讯接口组件为Web套接字客户端，用于监视地面控制端的更改、缓存以及向所述边缘通讯接口组件发送消息；
[0024]所述边缘节点管理组件为扩展的智联任务控制器用于对边缘节点和建模元数据进行管理。
[0025]在其中一个实施例中，所述语义抽象与互操作模块包括：事件总线和MQTT/DDS代理；
[0026]所述事件总线接收所述数据共享引擎发送的消息，通过MQTT/DDS代理将消息转化为MQTT/DDS协议消息，所述边端语义级互操作接口模块接收的MQTT/DDS协议消息，并将所述MQTT/DDS协议消息转化为空间载荷统一交互语义互操作协议的消息。
[0027]在其中一个实施例中，所述地面控制端通过云控制中心与卫星平台通信。
[0028]在其中一个实施例中，所述云控制中心包括：边缘控制器、合法性检验、设备抽象API和容器存储接口驱动。
[0029]上述天基智能网联边缘计算框架，将天基的卫星平台中引入云边的概念，其中地面控制端为云端，卫星平台为边缘节点，为了实现卫星平台具备边缘节点的特性，引入智联机的概念，针对不同的边缘计算任务，通过卫星平台与地面控制端的云边协同，以及卫星平台之间的边边协同，可以通过不同的载荷进行任务执行，提高卫星的工作效率。
附图说明
[0030]图1为一个实施例中天基智能网联边缘计算框架的结构示意图；
[0031]图2为一个实施例中边缘计算框架的智联任务执行的示意图；
[0032]图3为一个实施例中星间网络互操作演示系统的框架设计图；
[0033]图4为另一个实施例中SpaceEdge的云端控制的示意图；
[0034]图5为一个实施例中边端语义级互操作接口的示意图。
具体实施方式
[0035]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0036]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种天基智能网联边缘计算框架，框架包括：地面控制端、卫星平台、智联机以及载荷；卫星平台包括：星地链路和星间链路；星地链路用于与地面控制端连接，星间链路与其他卫星进行星间通讯；智联机包括：边缘管理核、数据共享引擎、边边协同时敏传输控制模块以及语义抽象与互操作模块；边缘管理核与所述数据共享核数据连接，边缘管理核与星地链路连接，数据共享引擎用于与业务应用进行数据交互，边边协同时敏传输控制模块与所述数据共享引擎连接，边边协同时敏传输控制模块与星间链路连接；载荷与语义抽象与互操作模块连接，载荷通过空间载荷统一交互语义互操作协议与语义抽象与互操作模块进行交互。
[0037]上述天基智能网联边缘计算框架(SpaceEdge)，将天基的卫星平台中引入云边的概念，其中地面控制端为云端，卫星平台为边缘节点，为了实现卫星平台具备边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天基智能网联边缘计算框架，其特征在于，所述框架包括：地面控制端、卫星平台、智联机以及载荷；所述卫星平台包括：星地链路和星间链路；所述星地链路用于与地面控制端连接，所述星间链路与其他卫星进行星间通讯；所述智联机包括：边缘管理核、数据共享引擎、边边协同时敏传输控制模块以及语义抽象与互操作模块；所述边缘管理核与所述数据共享核数据连接，所述边缘管理核与所述星地链路连接，所述数据共享引擎用于与业务应用进行数据交互，所述边边协同时敏传输控制模块与所述数据共享引擎连接，所述边边协同时敏传输控制模块与所述星间链路连接；所述载荷与所述语义抽象与互操作模块连接，所述载荷通过空间载荷统一交互语义互操作协议与所述语义抽象与互操作模块进行交互。2.根据权利要求1所述的边缘计算框架，其特征在于，所述地面控制端基于Kubernetes构建。3.根据权利要求1所述的边缘计算框架，其特征在于，所述载荷和所述语义抽象与互操作模块通过边端语义级互操作接口模块进行交互；所述边端语义级互操作接口模块在接收到语义抽象与互操作模块发送的消息后，将消息转化为空间载荷统一交互语义互操作协议的消息，以使载荷对空间载荷统一交互语义互操作协议的消息进行读写。4.根据权利要求3所述的边缘计算框架，其特征在于，地面控制端中对载荷进行空间载荷统一交互语义互操作协议建模，得到建模元数据；地面控制端将所述建模元数据通过所述星地链路发送至所述智联机，所述智联机根据所述建模元数据，构建载荷的设备孪生，通过所述设备孪生将载荷的设备状态同步至智联机中。5.根据权利要求1所述的边缘计算框架，其特征在于，所述边缘计算框架包括：边缘进程组件，设置在所述智联机；所述边缘进程组件包括：边缘应用程序管理组件、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建云，周永彬，瞿智，布图格齐，冯旭哲，胡梅，刘思力，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：