一种卫星星座的任务调度信息的处理方法、装置以及设备制造方法及图纸

本申请提供了一种卫星星座的任务调度信息的处理方法、装置以及设备，用于为卫星星座解决实际应用中复杂条件下多星多站的通信任务调度难题。本申请提供的卫星星座的任务调度信息的处理方法，包括：从任务池中获取卫星星座中待调度的多个业务任务，其中，业务任务是指地面站与卫星之间的通信任务；获取约束集、窗口池和算法池，其中，约束集包括不同方面的约束条件，窗口池包括不同的可用时间串口，算法池包括可调用的不同调度算法；在多个不同业务任务、约束集、算法池的基础上，对目标函数进行搜索，以求得目标函数指定的最优解条件下的任务调度信息搜索结果，任务调度信息搜索结果以待执行任务队列体现。以待执行任务队列体现。以待执行任务队列体现。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星星座的任务调度信息的处理方法、装置以及设备


[0001]本申请涉及卫星通信领域，具体涉及一种卫星星座的任务调度信息的处理方法、装置以及设备。

技术介绍

[0002]低轨通信卫星星座具有星地资源数量大、分布范围广、约束多还有通信任务复杂等方面的特点，这就对相关控制系统的自动化运维提出了极高的挑战。
[0003]而随着大型通信卫星星座的建设，如何调度整个卫星星座系统资源有效、有序地完成通信任务，如何合理、最大化地利用通信资源成为后续阶段整个系统自动化运行管理质量具有重要意义。
[0004]而在现有的相关技术的研究过程中，专利技术人发现，现有技术对调度整个卫星星座系统资源的研究还不够充分，且多限于理论研究，缺乏相应的工程实践，也就是说，存在调度效果较低的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种卫星星座的任务调度信息的处理方法、装置以及设备，用于为卫星星座解决实际应用中复杂条件下多星多站的通信任务调度难题。
[0006]第一方面，本申请提供了一种卫星星座的任务调度信息的处理方法，方法包括：
[0007]从任务池中获取卫星星座中待调度的多个业务任务，其中，业务任务是指地面站与卫星之间的通信任务；
[0008]获取约束集、窗口池和算法池，其中，约束集包括不同方面的约束条件，窗口池包括不同的可用时间串口，算法池包括可调用的不同调度算法；
[0009]在多个不同业务任务、约束集、算法池的基础上，对目标函数进行搜索，以求得目标函数指定的最优解条件下的任务调度信息搜索结果，任务调度信息搜索结果以待执行任务队列体现。
[0010]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，目标函数包括第一目标函数以及第二目标函数，第一目标函数的内容为：上行通信任务的规划以优先级与执行时间的综合收益之和最大为目标，第二目标函数的内容为：下行通信任务的规划以时间窗口的有效通信时间之和最大为目标。
[0011]结合本申请第一方面第一种可能的实现方式，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，第一目标函数具体为：
[0012][0013]其中，I为通信任务集合，I
T
＝[i1,i2,
…
i
m
]；
[0014]x
i
为一个布尔变量，仅当通信任务i被规划时取值1，否则取值0；
[0015]p
i
为通信任务i的优先级；
[0016]t
i
为通信任务i的执行开始时间相对值；
[0017]o
i
为通信任务i的数据传输方向属性，对于星地上行通信任务o
i
＝0，对于星地下行通信任务o
i
＝1。
[0018]结合本申请第一方面第二种可能的实现方式，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，第二目标函数具体为：
[0019][0020]其中，I为通信任务集合，I
T
＝[i1,i2,
…
i
m
]；
[0021]J为卫星与地面站时间窗口集合，J
T
＝[j1,j2,
…
j
u
]；
[0022]y
j
为一个布尔变量，仅当时间窗口j被选择时取值1，否则取值0；
[0023]Δt
j
为时间窗口j的有效通信时间长度；
[0024]o
i
为任务i的数据传输方向属性，对于星地上行通信任务o
i
＝0，对于星地下行通信任务o
i
＝1。
[0025]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，约束集中的不同方面的约束条件包括以下内容：
[0026][0027]其中，t
i
为通信任务i的执行开始时间相对值，b
j
为通信开始时间，t
start
为规划的开始时间，I
j
为时间窗口j的所执行的通信任务集合；
[0028][0029]其中，c
′
j
为规划的通信结束时间，b
′
j
为规划的通信开始时间；
[0030][0031]其中，a
j
为跟踪开始时间，a
′
j
为规划的跟踪开始时间，d
′
j
为规划的跟踪结束时间，d
j
为跟踪结束时间，t
end
为规划的结束时间；
[0032][0033]其中，c
j
为通信结束时间；
[0034][0035]其中，Δt(g)为地面站g执行完一个跟踪任务后紧接着执行下一个跟踪任务需要的转向准备时长，g
j
为时间窗口j的对应的地面站；
[0036][0037]其中，Δt(s)为对卫星s进行接力跟踪规划时两个地面站的接力跟踪时长，s
j
为时间窗口j的对应的跟踪卫星；
[0038][0039]其中，Δt
min
为时间窗口的最小通信时长要求；
[0040][0041]其中，为时间窗口j对应地面站g
j
设备的上行通信速率，q
i
为通信任务i的数据量大小；
[0042][0043]其中，S
i
为满足通信任务i要求的接入星集合，G
i
为满足通信任务i要求的地面站集合；
[0044][0045]其中，Num
i
为通信任务i要求的跟踪圈次；
[0046][0047]其中，w
i
为通信任务i需求的时间窗口的最短通信时长；
[0048][0049]其中，e
i
为通信任务i的截止时间；
[0050][0051][0052][0053][0054]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，算法池中的可调用的不同调度算法包括贪婪算法、模拟退火、蚁群算法、遗传算法和神经网络算法中的至少一种类型的算法。
[0055]结合本申请第一方面，在本申请第一方面第六种可能的实现方式中，方法还包括：
[0056]在卫星通信系统中以任务调度信息搜索结果为基础，部署相应的通信任务。
[0057]第二方面，本申请提供了一种卫星星座的任务调度信息的处理装置，装置包括：
[0058]获取单元，用于从任务池中获取卫星星座中待调度的多个业务任务，其中，业务任务是指地面站与卫星之间的通信任务；
[0059]获取单元，还用于获取约束集、窗口池和算法池，其中，约束集包括不同方面的约束条件，窗口池包括不同的可用时间串口，算法池包括可调用的不同调度算法；
[0060]搜索单元，用于在多个不同业务任务、约束集、算法池的基础本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星星座的任务调度信息的处理方法，其特征在于，所述方法包括：从任务池中获取卫星星座中待调度的多个业务任务，其中，所述业务任务是指地面站与卫星之间的通信任务；获取约束集、窗口池和算法池，其中，所述约束集包括不同方面的约束条件，所述窗口池包括不同的可用时间串口，所述算法池包括可调用的不同调度算法；在多个所述不同业务任务、所述约束集、所述算法池的基础上，对目标函数进行搜索，以求得所述目标函数指定的最优解条件下的任务调度信息搜索结果，所述任务调度信息搜索结果以待执行任务队列体现。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数包括第一目标函数以及第二目标函数，所述第一目标函数的内容为：上行通信任务的规划以优先级与执行时间的综合收益之和最大为目标，所述第二目标函数的内容为：下行通信任务的规划以时间窗口的有效通信时间之和最大为目标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一目标函数具体为：max：其中，I为通信任务集合，I
T
＝[i1,i2,
…
i
m
]；x
i
为一个布尔变量，仅当通信任务i被规划时取值1，否则取值0；p
i
为所述通信任务i的优先级；t
i
为所述通信任务i的执行开始时间相对值；o
i
为所述通信任务i的数据传输方向属性，对于星地上行通信任务o
i
＝0，对于星地下行通信任务o
i
＝1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数具体为：max：其中，I为通信任务集合，I
T
＝[i1,i2,
…
i
m
]；J为卫星与地面站时间窗口集合，J
T
＝[j1,j2,
…
j
u
]；y
j
为一个布尔变量，仅当时间窗口j被选择时取值1，否则取值0；Δt
j
为时间窗口j的有效通信时间长度；o
i
为所述任务i的数据传输方向属性，对于星地上行通信任务o
i
＝0，对于星地下行通信任务o
i
＝1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述约束集中的所述不同方面的约束条件包括以下内容：其中，t
i
为通信任务i的执行开始时间相对值，b
j
为通信开始时间，t
start
为规划的开始时间，I
j
为时间窗口j的所执行的通信任务集合；其中，c
j
′
为规划的通信结束时间，b
j
′
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐源，皮本杰，成阿茹，王慕，
申请(专利权)人：航天行云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：