中继卫星资源分配方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种中继卫星资源分配方法和装置，该方法包括：确定待处理的多个中继任务；确定中继卫星资源规划的目标需求类型；按照不同需求类型与优化模型的对应关系，从配置的多个优化模型中确定与目标需求类型对应的目标优化模型；确定中继卫星资源规划的多个约束条件；基于各中继任务指示的参数信息、目标优化模型中的至少两项优化目标以及多个约束条件，确定出多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及目标中继任务的执行规划信息，目标中继任务的执行规划信息包括：为目标中继任务分配的目标中继卫星，以及目标中继任务的计划执行时长和计划执行时间段。本申请的方案能够更为合理地实现中继卫星资源分配。的方案能够更为合理地实现中继卫星资源分配。的方案能够更为合理地实现中继卫星资源分配。

【技术实现步骤摘要】
中继卫星资源分配方法和装置


[0001]本申请涉及中继卫星资源处理
，尤其涉及一种中继卫星资源分配方法和装置。

技术介绍

[0002]跟踪与数据中继卫星简称为中继卫星，可以为卫星以及飞船等航天器提供数据中继和测控服务，常被称为“卫星的卫星”。
[0003]中继卫星资源规划是按照不同用户提交的中继卫星资源请求，在满足特定约束的前提下，为用户的航天器指定一定使用时长的中继卫星资源，以支持航天器完成数传以及测控等任务。受到中继卫星数量以及每台中继卫星所能提供服务的时间窗口等资源的制约，很难保证所有的中继卫星资源请求都能够被满足。而且，在中继卫星资源规划中需要考虑的因素较多，因此，如何能够较为合理地实现中继卫星资源分配是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了中继卫星资源分配方法和装置，以能够更为合理地实现中继卫星资源分配。
[0005]为实现上述目的，一方面，本申请提供了一种中继卫星资源分配方法，包括：确定待处理的多个中继任务，所述中继任务指示有申请中继卫星资源的参数信息；确定中继卫星资源规划的目标需求类型，所述目标需求类型用于表征中继卫星资源规划中需要优先考虑的因素；按照不同需求类型与优化模型的对应关系，从配置的多个优化模型中确定与所述目标需求类型对应的目标优化模型，所述优化模型包括至少两项优化目标，且不同优化模型中包括的优化目标不完全相同；确定中继卫星资源规划的多个约束条件；基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息，所述目标中继任务的执行规划信息包括：为所述目标中继任务分配的目标中继卫星，以及所述目标中继任务的计划执行时长和计划执行时间段。
[0006]在一种可能的实现方式中，还包括：确定所述中继任务的优先级级别，其中，所述中继任务的优先级级别越高，所述中继任务的任务优先级越高；所述按照不同需求类型与优化模型的对应关系，从配置的多个优化模型中确定与所述目标需求类型对应的目标优化模型，包括：如果所述目标需求类型为任务优先，将配置的多个优化模型中的第一优化模型确定为所述目标需求类型对应的目标优化模型，其中，所述第一优化模型包括：
第一优化目标：计划执行的目标中继任务的第一数量与所述多个中继任务的第二数量的比值最大；第二优化目标：计划执行的各目标中继任务的优先级级别之和最大；如果所述目标需求类型为资源利用率优先，将配置的多个优化模型中的第二优化模型确定为目标需求类型对应的目标优化模型，其中，所述第二优化模型包括：第三优化目标：计划执行的各目标中继任务的计划执行总时长与可规划的多个中继卫星可供调度的时间窗口总长度之比最大，所述计划执行总时长为计划执行的各目标中继任务的计划执行时长之和，所述时间窗口总长度为所述多个中继卫星可供调度的各时间窗口的总时长；第四优化目标：可规划的多个中继卫星对应的碎片时间的总时长最小，所述多个中继卫星对应的碎片时间为所述多个中继卫星可供调度的时间窗口中，未分配中继任务且时长小于设定时长阈值的连续时间区间；第五优化目标：可规划的多个中继卫星的时间利用率均方差之和最小，所述中继卫星的时间利用率均方差为所述中继卫星的时间利用率的均方差，所述中继卫星的时间利用率为所述中继卫星的总计划执行时长与所述中继卫星可供调度的各时间窗口的总时间长度之比，所述中继卫星的总计划执行时长为分配给所述中继卫星执行的各目标中继任务的计划执行时长之和；如果所述目标需求类型为综合效益优先，将配置的多个优化模型中的第三优化模型确定为所述目标需求类型对应的目标优化模型，所述第三优化模型包括：所述第一优化目标、第二优化目标、第三优化目标和第四优化目标。
[0007]又一方面，本申请还提供了一种中继卫星资源分配装置，包括：任务确定单元，用于确定待处理的多个中继任务，所述中继任务指示有申请中继卫星资源的参数信息；类型确定单元，用于确定中继卫星资源规划的目标需求类型，所述目标需求类型用于表征中继卫星资源规划中需要优先考虑的因素；模型确定单元，用于按照不同需求类型与优化模型的对应关系，从配置的多个优化模型中确定与所述目标需求类型对应的目标优化模型，所述优化模型包括至少两项优化目标，且不同优化模型中包括的优化目标不完全相同；约束确定单元，用于确定中继卫星资源规划的多个约束条件；资源规划单元，用于基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息，所述目标中继任务的执行规划信息包括：为所述目标中继任务分配的目标中继卫星，以及所述目标中继任务的计划执行时长和计划执行时间段。
[0008]由以上可知，在本申请实施例中，考虑到不同中继卫星资源规划场景中需要优先考虑的因素不同，中继卫星资源规划所需的优化目标也不同，预先确定了中继卫星资源规划能够划分出的不同需求类型，并配置了不同需求类型适用的优化模型，每种需求类型对应的优化模型中包括了该种需求类型下的中继卫星资源规划所需要的至少两种优化目标。基于此，在中继卫星资源分配过程中，只需要确定中继卫星资源规划的目标需求类型，便可
以从配置的多个优化模型中确定出中继卫星资源规划所需满足的至少两种优化目标，从而可以较为高效且准确地确定出中继卫星资源规划所需的优化目标。在此基础上，将中继卫星资源规划问题转变为多目标优化求解问题，从而结合确定出的至少两项优化目标以及中继卫星资源规划所需的多个约束条件，可以较为合理地确定出计划执行的中继任务及相关的执行规划信息，也就实现了较为合理地规划中继卫星资源。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0010]图1示出了本申请实施例提供的中继卫星资源分配方法的一种流程示意图；图2示出了本申请实施例提供的中继卫星资源分配方法的又一种流程示意图；图3示出了本申请实施例中基于贪婪算法确定计划执行的目标中继任务及其执行规划信息的一种流程示意图；图4示出了本申请实施例中基于遗传算法确定计划执行的目标中继任务及其执行规划信息的一种流程示意图；图5示出了本申请实施例中基于粒子群算法确定计划执行的目标中继任务极其执行规划信息的一种流程示意图；图6示出了本申请实施例提供的中继卫星资源分配装置的一种组成结构示意图。
具体实施方式
[0011]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中继卫星资源分配方法，其特征在于，包括：确定待处理的多个中继任务，所述中继任务指示有申请中继卫星资源的参数信息；确定中继卫星资源规划的目标需求类型，所述目标需求类型用于表征中继卫星资源规划中需要优先考虑的因素；按照不同需求类型与优化模型的对应关系，从配置的多个优化模型中确定与所述目标需求类型对应的目标优化模型，所述优化模型包括至少两项优化目标，且不同优化模型中包括的优化目标不完全相同；确定中继卫星资源规划的多个约束条件；基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息，所述目标中继任务的执行规划信息包括：为所述目标中继任务分配的目标中继卫星，以及所述目标中继任务的计划执行时长和计划执行时间段。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：确定所述中继任务的优先级级别，其中，所述中继任务的优先级级别越高，所述中继任务的任务优先级越高；所述按照不同需求类型与优化模型的对应关系，从配置的多个优化模型中确定与所述目标需求类型对应的目标优化模型，包括：如果所述目标需求类型为任务优先，将配置的多个优化模型中的第一优化模型确定为所述目标需求类型对应的目标优化模型，其中，所述第一优化模型包括：第一优化目标：计划执行的目标中继任务的第一数量与所述多个中继任务的第二数量的比值最大；第二优化目标：计划执行的各目标中继任务的优先级级别之和最大；如果所述目标需求类型为资源利用率优先，将配置的多个优化模型中的第二优化模型确定为目标需求类型对应的目标优化模型，其中，所述第二优化模型包括：第三优化目标：计划执行的各目标中继任务的计划执行总时长与可规划的多个中继卫星可供调度的时间窗口总长度之比最大，所述计划执行总时长为计划执行的各目标中继任务的计划执行时长之和，所述时间窗口总长度为所述多个中继卫星可供调度的各时间窗口的总时长；第四优化目标：可规划的多个中继卫星对应的碎片时间的总时长最小，所述多个中继卫星对应的碎片时间为所述多个中继卫星可供调度的时间窗口中，未分配中继任务且时长小于设定时长阈值的连续时间区间；第五优化目标：可规划的多个中继卫星的时间利用率均方差之和最小，所述中继卫星的时间利用率均方差为所述中继卫星的时间利用率的均方差，所述中继卫星的时间利用率为所述中继卫星的总计划执行时长与所述中继卫星可供调度的各时间窗口的总时间长度之比，所述中继卫星的总计划执行时长为分配给所述中继卫星执行的各目标中继任务的计划执行时长之和；如果所述目标需求类型为综合效益优先，将配置的多个优化模型中的第三优化模型确定为所述目标需求类型对应的目标优化模型，所述第三优化模型包括：所述第一优化目标、第二优化目标、第三优化目标和第四优化目标。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待处理的多个中继任务，包括：
获得多个中继卫星资源请求，所述中继卫星资源请求包括：至少一项中继资源申请，所述中继资源申请指示有期望申请的候选中继卫星，以及使用所述候选中继卫星的一组时间要求信息；对于每个中继卫星资源请求，确定所述中继卫星资源请求中每个中继资源申请对应的至少一个中继任务，得到所述多个中继卫星资源请求对应的多个中继任务，所述中继任务的参数信息指示有期望申请的候选中继卫星，以及使用所述候选中继卫星的一组时间要求信息。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息，包括：基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，采用启发式算法，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述中继任务的参数信息至少指示有：期望申请的候选中继卫星，以及使用所述候选中继卫星的理论服务时长；所述基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，采用启发式算法，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息，包括：按照各中继任务对应的理论服务时长从短到长的顺序，对所述多个中继任务进行排序，得到所述多个中继任务的排序序列；按照所述排序序列中各中继任务的先后顺序，从所述排序序列中确定尚未被处理且最靠前的候选中继任务；如果结合所述候选中继任务指示的参数信息，确定出所述候选中继任务作为计划执行的中继任务能够满足所述多个约束条件，将所述候选中继任务作为计划执行的目标中继任务加入到任务执行序列；对于所述任务执行序列中最后一个加入的目标中继任务，结合所述目标中继任务指示的参数信息，所述任务执行序列中位于所述目标中继任务之前的各历史目标中继任务的执行规划信息，所述多个约束条件以及所述目标优化模型中的至少两项优化目标，确定所述目标中继任务的执行规划信息；如果所述排序序列中仍存在尚未被处理的中继任务，返回执行所述从所述排序序列中确定尚未被处理且最靠前的候选中继任务的操作，直至所述排序序列中不存在尚未被处理的中继任务，得到所述任务执行序列中计划执行的各目标中继任务以及各目标中继任务的执行规划信息。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于各中继任务指示的参数信息、所述目标优化模型中的至少两项优化目标以及所述多个约束条件，采用启发式算法，确定出所述多个中继任务中计划执行的至少一个目标中继任务以及所述目标中继任务的执行规划信息，包括：基于所述多个中继任务，生成包含设定数量个体的种群，每个个体为所述多个中继任
务的一种排序，且不同个体中所述多个中继任务的排序顺序不同；对于每个个体，按照所述个体中多个中继任务的排序顺序，依次将所述多个中继任务作为待处理的待定中继任务；对于每个个体中当前待处理的待定中继任务，...

【专利技术属性】
技术研发人员：米琳，窦帅，朱家佳，李子扬，李传荣，李晓辉，田汶鑫，苑馨方，张静，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：