【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种中继系统应急任务重调度系统及方法，属于中继卫星在轨。
技术介绍
1、当前国内外中继卫星系统主要采用周计划服务模式，然而，随着各类应用场景对信息传输时效性要求的增高，不同种类的用户对中继卫星系统资源需求动态性越来越高，传统中继系统的提前申报、预先规划的任务申请与执行模式难以满足愈加灵活的用户应用需求，突发任务需求将成为主流应用模式。另一方面，当卫星发生掉电、受扰等故障情况时，部分资源将呈不可用状态，使得相关业务中断。目前，我国商业遥感卫星规划已达数千颗，天基用户的各类需求将呈现出爆发式增长态势，面对海量应急任务接入需求或资源受损场景，如何快速重新进行资源分配调整计划，成为发挥或保持系统效能的关键。
2、系统运行过程中，应急任务的插入不可避免地对周计划中的常规业务产生影响，即动态扰动，需要对已规划的任务进行执行时间窗或服务波束调整，以消解紧急任务与周期性规划任务的冲突。对于周期性计划的每一个任务调整，都需要向用户发送任务变更通知，以告知其任务调整计划。大量任务的调整将极大地增加系统开销与运管中心的工作量，不利于应急任务的快速部署。当前研究的重调度策略大多针对单目标需求开展，如最大化紧急任务调度成功率，当收到紧急任务请求或卫星资源受损时，将已完成周期性规划的任务取出，并与紧急任务一并进行重新调度。该策略有益于最大化系统任务调度成功率，但需要将所有任务重新调度排布，通常会对原有周期性规划的任务产生大幅调整，增加系统开销。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种中继系统应急任务重调度系统，包括任务需求监听模块、扰动评估计算模块、应急任务重调度模块；
4、所述任务需求监听模块实时监听各用户中心的需求提报情况，若有应急任务产生，则发送应急任务信息、当前周期中继系统的任务计划至扰动评估计算模块；
5、所述扰动评估计算模块根据接收的应急任务信息及当前周期中继系统的任务计划，计算各应急任务对中继系统中每一波束的扰动值，统计形成各应急任务的扰动偏好列表并发送至应急任务重调度模块；
6、所述应急任务重调度模块将所有应急任务按优先级从高到低排成队列，再依次对每一应急任务，遍历扰动偏好列表直至找到可用波束及传输时段，完成任务重调度并更新当前周期中继系统的任务计划。
7、优选的，所述扰动值评估模块包括起始时间计算模块与扰动值计算模块；
8、所述起始时间计算模块用于寻找应急任务在各波束中可能的开始时间集合，并输出至扰动值计算模块；
9、所述扰动值计算模块接收起始时间集合，针对每一波束及对应的各个开始时间，获取当前周期所述波束中的任务计划与应急任务产生冲突的任务集合i表示第i个应急任务，b表示第b个波束；计算应急任务在各起始时刻对波束造成的扰动值，将得到的扰动值排序后形成应急任务的扰动偏好列表，扰动偏好列表包含四个字段，分别为任务编号、波束编号、开始时间及扰动值；
10、其中，计算应急任务在起始时刻对波束造成的扰动值：
11、
12、式中，wn表示所述任务集合中任务n的权重，表示任务n与当前应急任务i的冲突时长；αn表示是否可为与应急任务i产生冲突的任务n找到可用的资源，若找到可用资源则αn取值为1，否则αn取值为2。
13、优选的，所述起始时间计算模块寻找应急任务在波束中可能的开始时间集合，具体方法包括：
14、根据应急任务与波束的可视时间窗、应急任务允许执行的时间窗，计算应急任务在波束上的可执行时间窗
15、比较可执行时间窗的长度与应急任务时长：
16、若可执行时间窗长度小于应急任务时长di，波束b无法为应急任务i提供服务，将波束b对该波束的扰动值置为无穷大；反之，应急任务i的实际执行时间在内滑动，此时读取当前任务计划中波束b在时间段内的服务计划，查找应急任务i的潜在冲突任务集合则应急任务i在波束b上的可能的开始时间集合为：
17、
18、式中，与表示当前任务计划中，常规任务n的服务起始与结束时刻。
19、优选的，应急任务重调度模块对每一应急任务，从前至后遍历扰动偏好列表直至找到可用波束及传输时段，即可用弧段，判断可用弧段的方法为：
20、根据应急任务的扰动偏好列表中各行所记录的波束及开始时间确定每一行对应的目标弧段，即波束的t～t+di时段，di为应急任务时长，t为波束对应的开始时间；根据当前任务计划，检查波束在t～t+di时段内的使用情况，若波束空闲则或所述时段内服务的全部任务的优先级均低于所述应急任务，则目标弧段可用，否则目标弧段不可用。
21、优选的，所述应急任务重调度模块对应急任务找到可用波束及传输时段后，更新当前周期中继系统的任务计划，更新方法为：
22、判断当前周期中继系统的任务计划中，可用弧段内是否已安排有常规任务，若有，则将所述常规任务中与应急任务产生冲突的可用波束及传输时段取出，释放相应资源，同时将所述常规任务对应的波束及传输时段放入冲突任务列表，并记录冲突时长；再将可用弧段分配给应急任务。
23、优选的，所述系统还包括冲突任务处理模块，为因应急任务的插入而列入冲突任务列表的常规任务再次寻找可用弧段；若成功为所述常规任务找到新的可用资源，则通知相应用户将常规任务迁移至新的弧段，否则，通知相应用户的任务将被撤销。
24、优选的，所述扰动评估计算模块计算各应急任务对中继系统中每一波束所有可能传输时段的扰动值，将得到的扰动值按照从小到大的顺序形成各应急任务的扰动偏好列表；所述应急任务重调度模块对应急任务的扰动偏好列表从前到后遍历，直至找到可用弧段。
25、一种中继系统应急任务重调度方法，应用于中继系统应急任务重调度系统中，包括：
26、中继系统生成当前周期的任务计划后，所述应急任务重调度系统被激活，任务需求监听模块开始实时监听各用户中心的需求提报情况，并按预设的时间间隔统计本时间段内提报的应急任务，若时间段内存在应急任务，则发送至扰动值评估模块；
27、扰动值评估模块根据接收的应急任务建立应急任务表，依次对各个应急任务计算不同波束下的扰动值并形成扰动偏好列表；
28、任务重调度模块按照应急任务的优先级别从高到低依次进行重调度处理，对每一个应急任务处理方法为：根据扰动偏好列表，寻找在当前任务计划中可执行应急任务的波束及对应的开始时间，若找到则更新当前任务计划并删除应急任务列表中对应的所述应急任务，否则删除所述应急任务；
29、任务重调度模块对所有的应急任务完成重调度处理后，等待下一次任务需求监听模块发送信息；直至当前周期结束时，应急任务重调度系统关闭。
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1.一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，包括任务需求监听模块、扰动评估计算模块、应急任务重调度模块；
2.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述扰动值评估模块包括起始时间计算模块与扰动值计算模块；
3.根据权利要求2所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述起始时间计算模块寻找应急任务在波束中可能的开始时间集合，具体方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，应急任务重调度模块对每一应急任务，从前至后遍历扰动偏好列表直至找到可用波束及传输时段，即可用弧段，判断可用弧段的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述应急任务重调度模块对应急任务找到可用波束及传输时段后，更新当前周期中继系统的任务计划，更新方法为：
6.根据权利要求5所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述系统还包括冲突任务处理模块，为因应急任务的插入而列入冲突任务列表的常规任务再次寻找可用弧段；若成功为所述常规任务找到新的
7.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述扰动评估计算模块计算各应急任务对中继系统中每一波束所有可能传输时段的扰动值，将得到的扰动值按照从小到大的顺序形成各应急任务的扰动偏好列表；所述应急任务重调度模块对应急任务的扰动偏好列表从前到后遍历，直至找到可用弧段。
8.一种中继系统应急任务重调度方法，应用于权利要求1所述的中继系统应急任务重调度系统中，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种中继系统应急任务重调度方法，其特征在于，根据扰动偏好列表，寻找在当前任务计划中可执行应急任务的波束及对应的开始时间，具体包括：
10.根据权利要求8所述的一种中继系统应急任务重调度方法，其特征在于，扰动值计算方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，包括任务需求监听模块、扰动评估计算模块、应急任务重调度模块；
2.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述扰动值评估模块包括起始时间计算模块与扰动值计算模块；
3.根据权利要求2所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述起始时间计算模块寻找应急任务在波束中可能的开始时间集合，具体方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，应急任务重调度模块对每一应急任务，从前至后遍历扰动偏好列表直至找到可用波束及传输时段，即可用弧段，判断可用弧段的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述应急任务重调度模块对应急任务找到可用波束及传输时段后，更新当前周期中继系统的任务计划，更新方法为：
6.根据权利要求5所述的一种中继系统应急任务重调度系统，其特征在于，所述系统还包括冲...
【专利技术属性】
技术研发人员：缪中宇，张程，侯晓庚，郝媛媛，秦鹏飞，张千，陈小群，刘爱冬，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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