一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统，包括：实时监控和获取卫星通信资源状态信息；利用效能评估模型对所获取的卫星通信资源状态信息进行处理，得到资源效能评估信息；根据资源效能评估信息和卫星通信资源状态信息，利用反馈式卫星通信资源动态调度规划模型，对卫星通信资源进行动态分配。所述的效能评估模型，用于对卫星通信资源的综合效能进行计算，得到资源效能评估指标，并对资源效能评估指标进行融合处理，得到资源效能评估信息。所述的资源效能评估指标包括卫星通信资源在通信过程中的平均带宽、能耗和扰动率。本发明专利技术可以有效利用高效能通信资源，提升总体资源利用率，缩短通信时长，具有一定的推广应用价值。定的推广应用价值。定的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统


[0001]本专利技术涉及卫星通信
，尤其涉及一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统。

技术介绍

[0002]卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信，是一种重要的无线通信手段。长期以来，在军事、远洋、抢险救灾、航空通信、远程医疗等众多领域都有着广泛的应用。传统上，卫星通信是一种高可用的备份通信方式，当不具备地面和其它无线通信条件时，卫星通信为用户提供唯一的通信手段。随着社会的发展，通信系统的全天候连接能力、无缝覆盖能力、安全保障能力对国家和企业的生存至关重要。目前，国内在卫星通信过程中，如何有效地管理、监视与高效调度使用星上资源已成为卫星资源管理中不可分割的一部分。同时，由于卫星通信资源的信息种类繁多、逻辑关系复杂，很难对资源进行建模和统一描述。随着被利用的卫星资源种类越来越丰富，传统的卫星资源管理方法效率低，无法实时准确地监视和显示星上资源的状态，进而无法为调度规划提供实时准确的卫星资源状态信息，造成空闲资源浪费。如何实现不同卫星资源的统一管理和高效使用一直以来都是困扰业界的一个难题。

技术实现思路

[0003]针对卫星通信资源的信息种类繁多、逻辑关系复杂，传统的卫星资源管理方法效率低的技术难题，本专利技术公开了一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法和系统，能够实时监控卫星通信资源状态，根据其带宽、能源消耗、扰动特性和利用率等特征建立相应的效能评估模型，按照任务需求，动态分配卫星通信资源，实现通信资源利用最大化。
[0004]本专利技术公开了一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，包括：
[0005]实时监控和获取卫星通信资源状态信息；
[0006]利用效能评估模型对所获取的卫星通信资源状态信息进行处理，得到资源效能评估信息；
[0007]根据资源效能评估信息和卫星通信资源状态信息，利用反馈式卫星通信资源动态调度规划模型，对卫星通信资源进行动态分配。
[0008]所述的卫星通信资源的状态信息包括空闲状态(初始态)、指派状态、分配状态、占用状态和标注状态，其中空闲状态、占用状态和指派状态可转换为除自身以外的其余四种状态，分配状态可转换为空闲状态、占用状态和指派状态，标注状态可转换为空闲状态、占用状态以及指派状态。卫星通信资源的状态信息，通过分析卫星通信资源使用过程中的状态变化特性来得到。
[0009]所述的效能评估模型，用于对卫星通信资源的综合效能进行计算，得到资源效能评估指标，并对资源效能评估指标进行融合处理，得到资源效能评估信息；
[0010]所述的资源效能评估指标包括卫星通信资源在通信过程中的平均带宽、能耗和扰
动率等；
[0011]所述的对资源效能评估指标进行融合处理，得到资源效能评估信息，其中融合处理的具体公式为：
[0012]S
i
＝S
i
‑1×
α+(b
i
×
w
b
+e
i
×
w
e
+d
i
×
w
d
)
×
β，
[0013]其中，S
i
表示通信资源完成第i个通信任务后的资源效能评估信息，b
i
表示通信资源完成第i个通信任务需要的平均带宽，e
i
表示通信资源完成第i个通信任务的能量消耗，d
i
表示通信资源完成第i个通信任务的扰动率，w
b
表示平均带宽的权重，w
e
表示能量消耗的权重，w
d
表示扰动率的权重，α为完成第i
‑
1个通信任务的资源效能评估信息的权重，β为完成第i个通信任务的资源效能评估信息的权重，α+β＝1。当某一通信资源的状态转为空闲时，计算其资源效能评估信息。
[0014]所述的根据资源效能评估信息和卫星通信资源状态信息，利用反馈式卫星通信资源动态调度规划模型，对卫星通信资源进行动态分配，包括：
[0015]所述的反馈式卫星通信资源动态调度规划模型利用有限状态机来实现，反馈式卫星通信资源动态调度规划模型实时获取当前的卫星通信资源状态信息和资源效能评估信息，并根据当前的卫星通信需求、卫星通信资源状态信息和资源效能评估信息，对卫星通信资源进行按需分配，对空闲的卫星通信资源进行回收；反馈式卫星通信资源动态调度规划模型从其实时获取的当前的卫星通信资源状态信息中读取到某个卫星通信资源状态变为空闲状态时，计算该卫星通信资源的当前的资源效能评估信息，并与当前的所有已分配但未被占用的卫星通信资源的资源效能评估信息进行比对，如果空闲状态的卫星通信资源的资源效能评估信息优于当前的已分配但未被占用的卫星通信资源的资源效能评估信息，则用所述的空闲状态的卫星通信资源替换所述的已分配但未被占用的卫星通信资源；当存在多个空闲状态的卫星通信资源和多个已分配但未被占用的卫星通信资源时，使用资源动态调度规划算法，对卫星通信资源进行动态分配。
[0016]所述的用所述的空闲状态的卫星通信资源替换所述的已分配但未被占用的卫星通信资源，在资源替换过程开始前，对待替换的两个卫星通信资源的资源效能评估信息进行比较，设置替换阈值ρ，当待替换的两个卫星通信资源的资源效能评估信息之间的差值大于ρ时，对两个卫星通信资源进行替换，否则，就不进行替换。
[0017]所述的当存在多个空闲状态的卫星通信资源和多个已分配但未被占用的卫星通信资源时，使用资源动态调度规划算法，对卫星通信资源进行动态分配，其具体包括：
[0018]S1，计算当前的所有的空闲状态的卫星通信资源和已分配但未被占用的卫星通信资源的资源效能评估信息，根据资源效能评估信息值由小至大，对当前的所有的空闲状态的卫星通信资源进行排序，得到空闲卫星通信资源队列，将当前所有的已分配但未被占用的卫星通信资源构成已分配卫星通信资源集合；
[0019]S2，按照由先至后的顺序，对空闲卫星通信资源队列中的每个卫星通信资源，将其与已分配卫星通信资源集合中的所有卫星通信资源进行资源效能评估信息值比较，若空闲状态的卫星通信资源的资源效能评估信息优于某一已分配但未被占用的卫星通信资源的资源效能评估信息，则称该空闲状态的卫星通信资源为第一卫星通信资源，称该已分配但未被占用的卫星通信资源为第二卫星通信资源，则用第一卫星通信资源替换第二卫星通信资源的替换成本和替换后性能提升值进行计算；
[0020]S3、对计算得到的替换成本和替换后性能提升值进行比较，若替换成本小于替换后性能提升值，且将第一卫星通信资源替换第二卫星通信资源，将第一卫星通信资源从空闲卫星通信资源队列中删除，将第一卫星通信资源加入到已分配卫星通信资源集合中，将第二卫星通信资源加入到空闲卫星通信资源队列中，将第二卫星通信资源从已分配卫星通信资源集合中删除。
[0021]S4，判断是否本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，其特征在于，包括：实时监控和获取卫星通信资源状态信息；利用效能评估模型对所获取的卫星通信资源状态信息进行处理，得到资源效能评估信息；根据资源效能评估信息和卫星通信资源状态信息，利用反馈式卫星通信资源动态调度规划模型，对卫星通信资源进行动态分配。2.如权利要求1所述的基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，其特征在于，所述的卫星通信资源的状态信息包括空闲状态、指派状态、分配状态、占用状态和标注状态,其中空闲状态、占用状态和指派状态可转换为除自身以外的其余四种状态，分配状态可转换为空闲状态、占用状态和指派状态，标注状态可转换为空闲状态、占用状态以及指派状态；卫星通信资源的状态信息，通过分析卫星通信资源使用过程中的状态变化特性来得到。3.如权利要求1所述的基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，其特征在于，所述的效能评估模型，用于对卫星通信资源的综合效能进行计算，得到资源效能评估指标，并对资源效能评估指标进行融合处理，得到资源效能评估信息。4.如权利要求3所述的基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，其特征在于，所述的资源效能评估指标包括卫星通信资源在通信过程中的平均带宽、能耗和扰动率。5.如权利要求3所述的基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，其特征在于，所述的对资源效能评估指标进行融合处理，得到资源效能评估信息，其中融合处理的具体公式为:S
i
＝S
i
‑1×
α+(b
i
×
w
b
+e
i
×
w
e
+d
i
×
w
d
)
×
β，其中，S
i
表示通信资源完成第i个通信任务后的资源效能评估信息，b
i
表示通信资源完成第i个通信任务需要的平均带宽，e
i
表示通信资源完成第i个通信任务的能量消耗，d
i
表示通信资源完成第i个通信任务的扰动率，w
b
表示平均带宽的权重，w
e
表示能量消耗的权重，w
d
表示扰动率的权重，α为完成第i
‑
1个通信任务的资源效能评估信息的权重，β为完成第i个通信任务的资源效能评估信息的权重，α+β＝1；当某一通信资源的状态转为空闲时，计算其资源效能评估信息。6.如权利要求1所述的基于动态测量反馈的卫星通信资源调度方法，其特征在于，所述的根据资源效能评估信息和卫星通信资源状态信息，利用反馈式卫星通信资源动态调度规划模型，对卫星通信资源进行动态分配，包括：所述的反馈式卫星通信资源动态调度规划模型利用有限状态机来实现，反馈式卫星通信资源动态调度规划模型实时获取当前的卫星通信资源状态信息和资源效能评估信息，并根据当前的卫星通信需求、卫星通信资源状态信息和资源效能评估信息，对卫星通信资源进行按需分配，对空闲的卫星通信资源进行回收；反馈式卫星通信资源动态调度规划模型从其实时获取的当前的卫星...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉颖，胡向晖，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：