基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，该方法包括：根据卫星与天线设备资源能力约束来分配天线设备；根据卫星与记录设备资源能力约束、记录设备原始数据实时上传能力约束以及记录设备快视能力约束来分配记录设备；以及根据卫星与信道资源能力约束、天线设备与信道设备资源能力约束以及记录设备与信道设备资源能力约束为任务分配信道设备。本发明专利技术无需人为为每个卫星数据接收任务指定记录设备和信道设备，地面接收站网工作人员无需为每个卫星数据接收任务逐一手动分配地面接收设备，大大提高了工作人员的工作效率。利用本发明专利技术，大大提高了地面接收站网对于突发任务的响应能力，本发明专利技术与传统方法相比具备非常高的计算效率。

【技术实现步骤摘要】
基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法
本专利技术涉及航天地面接收领域，是一种基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法。
技术介绍
基于接收资源逻辑能力约束的地面接收资源分配方法面向卫星数据接收任务和星地资源能力约束，根据各项资源约束条件计算各个任务需要的天线设备、记录设备以及信道设备，完成地面接收资源的分配，指导各个地面接收站完成卫星数据接收任务。传统的地面接收资源分配仅针对天线设备，未考虑星地资源约束逻辑能力，其记录设备和信道设备需要地面接收站工作人员人工设置，在卫星接收任务比较少的情况下，此方法可行。但当同时过境的卫星数据接收任务比较多，地面接收资源使用冲突加剧，又由于星地资源相互之间的约束逻辑关系复杂，人工设置不仅使的工作人员工作量繁重，更重要的是已无法保证记录设备和信道设备能够最有效的被利用，从而导致卫星数据无法更多、更快速的回传。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，在综合考虑星地资源约束逻辑能力的基础上，无冲突地为每个卫星数据接收任务分配天线设备、记录设备以及信道设备，指导各地面接收站高效完成卫星数据接收任务。(二)技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，该方法包括：根据卫星与天线设备资源能力约束来分配天线设备；根据卫星与记录设备资源能力约束、记录设备原始数据实时上传能力约束以及记录设备快视能力约束来分配记录设备；以及根据卫星与信道资源能力约束、天线设备与信道设备资源能力约束以及记录设备与信道设备资源能力约束为任务分配信道设备。上述方案中，所述根据卫星与天线设备资源能力约束来分配天线设备，包括：根据卫星与天线设备逻辑能力约束和天线设备被占用的情况计算当前任务TaskCurr所需的天线设备AntennaCurr，当前任务TaskCurr接收开始时间RecStartcurr，当前任务TaskCurr接收结束时间RecEndcurr。上述方案中，所述根据卫星与天线设备逻辑能力约束和天线设备被占用的情况计算当前任务TaskCurr所需的天线设备AntennaCurr，当前任务TaskCurr接收开始时间RecStartcurr，当前任务TaskCurr接收结束时间RecEndcurr，包括：步骤11：针对需要分配资源的当前任务TaskCurr，根据该当前任务的卫星SatCurr和天线资源约束能力矩阵ConsForAntenna，计算与此卫星具备资源约束关系的天线资源ANTENNA_BY_SAT；其中天线资源约束能力描述如下：其中Antennai代表第i个天线，i∈[0，n]且n＞0，Satj代表第j个卫星，j∈[0，m]且m＞0，aij代表Antennai和Satj的连接关系；在天线资源约束能力矩阵ConsForAntenna中根据当前任务的卫星SatCurr所在第K列，计算与此卫星具备资源约束关系的天线资源如下：ANTENNA_BY_SAT＝{Antennai|i∈[0，n]，aik＝1}；步骤12：针对当前任务TaskCurr的计划开始时间PlanStartCurr、计划结束时间PlanEndCurr，对比其他任务TASK_OTHER＝{taski|i∈[0，l]，i≠curr}的接收开始时间、接收结束时间，计算其他任务占用的天线资源集合：ANTENNA_BY_OTHER_TASK＝{Antennai|planStartCurr≤RecEndi+SwitchTime，planEndCurr≥RecStarti+SwitchTime，i∈[0，l]，i≠curr}其中SwitchTime为天线切换时间；步骤13：根据原始可用天线资源ANTENNA_BY_SAT和其他任务占用的天线资源ANTENNA_BY_OTHER_TASK计算该当前任务可使用的有效天线资源集合ENABLE_ANTENNA，计算方法如下：ENABLE_ANTENNA＝ANTENNABYSAT-ANTENNA_BY_OTHER_TASK；步骤14：判断该有效可用天线资源集合ENABLE_ANTENNA的占用情况，若该有效可用天线资源集合ENABLE_ANTENNA为非空集合，则采用随机算法计算此任务的天线资源；若该有效可用天线资源集ENABLE_ANTENNA为空集，说明天线资源都被占用，不能接收此卫星的整轨数据，则通过缩短此任务的接收起止时间，达到利用某一天线接收部分轨卫星数据的目的。上述方案中，所述根据卫星与记录设备资源能力约束、记录设备原始数据实时上传能力约束以及记录设备快视能力约束来分配记录设备，具体包括：步骤21：在卫星与记录设备矩阵ConsForRecorder中根据SatCurr所在第k列计算具备卫星连接关系的记录设备资源集合RECORDER_BY_SAT＝{Recorderi|i∈[0，n]，rik＝1}；步骤22：获取当前任务TaskCurr对记录设备的传输要求RequireCurr＝(IsOriDataReal，IsQuickData)；步骤23：在卫星与原始数据实时上传记录设备矩阵ConsForOriRecorder根据SatCurr所在第k列计算具备原始数据实时上传能力的记录设备资源RECORDER_BY_ORIREAL；步骤24：在卫星与快视数据上传记录设备矩阵ConsForQuickRecorder根据SatCurr所在第k列计算具备原始数据实时上传能力的记录设备资源RECO片DER_BY_QUICK；步骤25：计算满足记录设备要求传输要求RequireCurr的记录设备资源；步骤26：针对当前任务TaskCurr的接收开始时间RecStartCurr、接收结束时间RecEndCurr，对比其他任务TASK_OTHER＝{taski|i∈[0，l]，i≠curr}的接收开始时间、接收结束时间，计算其他任务占用的记录设备资源RECORDER_BY_OTHER；步骤27：计算当前任务可使用的有效记录设备集合ENABLE_RECORDER＝RECORDER_BY_SAT∩RECORDER_BY_ORIREAL∩RECORDER_BY_QUICK-RECORDER_BY_OTHER。上述方案中，所述根据卫星与信道资源能力约束、天线设备与信道设备资源能力约束以及记录设备与信道设备资源能力约束为任务分配信道设备，其前提在于为当前任务TaskCurr安排了天线设备AntennaCurr和记录设备RecorderCurr，则计算信道设备ChannelCurr的方法如下：步骤31：卫星与信道设备资源约束关系矩阵ConsForChannel1根据SatCurr所在第k列计算与卫星SatCurr具备资源约束关系的信道设备资源CHANNEL_BY_SAT＝{Channeli|i∈[0，n]，satChik＝1}；步骤32：天线与信道设备资源约束关系矩阵ConsForChannel2根据AntennaCurr所在第k列计算与天线AntennaCurr具备资源约束能力的信道资源CHANNEL_BY_ANTENNA＝{Channeli|i∈[0，n]，antennaChik＝1}；步骤33：记录本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，其特征在于，该方法包括：根据卫星与天线设备资源能力约束来分配天线设备；根据卫星与记录设备资源能力约束、记录设备原始数据实时上传能力约束以及记录设备快视能力约束来分配记录设备；以及根据卫星与信道资源能力约束、天线设备与信道设备资源能力约束以及记录设备与信道设备资源能力约束为任务分配信道设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，其特征在于，该方法包括：根据卫星与天线设备资源能力约束来分配天线设备；根据卫星与记录设备资源能力约束、记录设备原始数据实时上传能力约束以及记录设备快视能力约束来分配记录设备；以及根据卫星与信道资源能力约束、天线设备与信道设备资源能力约束以及记录设备与信道设备资源能力约束为任务分配信道设备；其中，所述根据卫星与天线设备资源能力约束来分配天线设备，包括：根据卫星与天线设备逻辑能力约束和天线设备被占用的情况计算当前任务所需的天线设备，当前任务接收开始时间，当前任务接收结束时间，具体为：步骤11：针对需要分配资源的当前任务，根据该当前任务的卫星和天线资源约束能力矩阵ConsForAntenna，计算与此卫星具备资源约束关系的天线资源ANTENNA_BY_SAT；其中天线资源约束能力描述如下：其中Antennai代表第i个天线，i∈[0，n]且n＞0，Satj代表第j个卫星，j∈[0，m]且m＞0，aij代表Antennai和Satj的连接关系；在天线资源约束能力矩阵ConsForAntenna中根据当前任务的卫星所在第K列，计算与此卫星具备资源约束关系的天线资源如下：ANTENNA_BY_SAT＝{Antennai|i∈[0，n]，aik＝1}；步骤12：针对当前任务的计划开始时间PlanStartCurr、计划结束时间PlanEndCurr，对比其他任务TASK_OTHER＝{taski|i∈[0，l]，i≠curr}的接收开始时间、接收结束时间，计算其他任务占用的天线资源集合：ANTENNA_BY_OTHER_TASK＝{Antennai|planStartCurr≤RecEndi+switchTime，planEndCurr≥RecStarti|SwitchTime，ic[0，l]，i≠curr}其中SwitchTime为天线切换时间；步骤13：根据原始可用天线资源ANTENNA_BY_SAT和其他任务占用的天线资源ANTENNA_BY_OTHER_TASK计算该当前任务可使用的有效天线资源集合ENABLE_ANTENNA，计算方法如下：ENABLE_ANTENNA＝ANTENNABYSATANTENNA_BY_OTHER_TASK；步骤14：判断该有效可用天线资源集合ENABLE_ANTENNA的占用情况，若该有效可用天线资源集合ENABLE_ANTENNA为非空集合，则采用随机算法计算此任务的天线资源；若该有效可用天线资源集ENABLE_ANTENNA为空集，说明天线资源都被占用，不能接收此卫星的整轨数据，则通过缩短此任务的接收起止时间，达到利用某一天线接收部分轨卫星数据的目的。2.根据权利要求1所述的基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，其特征在于，步骤14中所述若该有效可用天线资源集合ENABLE_ANTENNA为非空集合，则采用随机算法计算此任务的天线资源，具体包括：设置此任务的天线资源为AntennaCurr＝Random(ENABLE_ANTENNA)，其中Random(.)表示随机选择接收资源的操作，并设置此任务的接收起止时间如下：RecStartcurr＝planStartCurr，此任务计划的开始时间作为接收的开始时间；RecEndcurr＝planEndCurr，此任务计划的结束时间作为接收的结束时间。3.根据权利要求1所述的基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，其特征在于，步骤14中所述若该有效可用天线资源集ENABLE_ANTENNA为空集，则通过缩短此任务的计划起止时间，达到利用某一天线接收部分轨卫星数据的目的；具体包括：步骤141：采用随机算法选取集合ANTENNA_BY_SAT的天线AntennaCurr＝Random(ANTENNA_BY_SAT)；步骤142：根据其他任务的接收起止时间和当前任务TaskCurr的计划起止时间计算与TaskCurr有交叉且占用天线AntennaCurr的冲突任务TaskColl，Coll∈[0，l]，l>0，其接收开始时间为RecStartColl，接收结束时间RecEndColl；根据当前任务TaskCurr的计划起止时间planStartCurr，planEndCurr和TaskColl的接收起止时间RecStartColl，RecEndColl计算当前任务TaskCurr与TaskColl在时间上的交叉类型。4.根据权利要求3所述的基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，其特征在于，步骤142中所述根据当前任务TaskCurr的计划起止时间planStartCurr，planEndCurr和TaskColl的接收起止时间RecStartColl，RecEndColl计算当前任务TaskCurr与TaskColl在时间上的交叉类型，具体包括：A)若交叉类型满足说明当前任务的时间段被TaskColl的接收起止时间覆盖，不能为TaskCurr分配AntennaCurr；B)若交叉类型满足或planEndCurr<RecStartColl，则设置当前任务TaskCurr的接收起止时间为：接收开始时间：RecStartCurr＝RecEndColl+SwitchTime，其中SwitchTime为AntennaCurr的天线切换时间；接收结束时间：RecEndCurr＝PlanEndCurr；C)若交叉类型满足planStartCurr>RecEndColl，则设置当前任务TaskCurr的接收起止时间为：接收开始时间：RecStartCurr-planStartCurr，接收结束时间：RecEndCurr＝RecEndColl+SwitchTime。5.根据权利要求1所述的基于接收资源能力约束的地面接收资源分配方法，其特征在于，所述根据卫星与记录设备资源能力约束、记录设备原始数据实时上传能力约束以及记录设备快视能力约束来分配记录设备，具体包括：步骤21：在卫星与记录设备矩阵ConsForRecorder中根据当前任务的卫星所在第k列计算具备卫星连接关系的记录设备资源集合RECORDER_BY_SAT＝{Recorderi|i∈[0，n]，rik＝1}；步骤22：获取当前任务对记录设备的传输要求RequireCurr＝(IsOriDataReal，IsQuickData)；步骤23：在卫星与原始数据实时上传记录设备矩阵ConsForOriRecorder根据当前任务卫星所在第k列计算具备原始数据实时上传能力的记录设备资源RECORDER_BY_ORIREAL；步骤24：在卫星与快视数据上传记录设备矩阵ConsForQuickRecorder根据当前任务卫星所在第k列计算具备原始数据实时上传能力的记录设备资源RECORDER_BY_QUICK；步骤25：计算满足记录设备传输要求RequireCurr的记录设备资源；步骤26：针对当前任务TaskCurr的接收开始时间RecStartCurr、接收结束时间RecEndCurr，对比其他任务TASK_OTHER＝{taski|i∈[0，l]，i≠curr}的接收开始时间、接收结束时间，计算其他任务占用的记录设备资源RECORDER_BY_OTHER；步骤27：计算当前任务可使用的有效记录设备集合ENABLE_RECORDER＝RECORD...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚希杰，冯阳，陈金勇，章文毅，黄鹏，孔庆玲，韩丽，张超，周彤，马广彬，过西荣，冯柯，厉为，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11