[發明專利]空間信息網絡多維資源一體化表征方法

在審

• 申請號: 201710148665.0
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106877921A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 盛敏;劉潤滋;朱彥;李建東;徐超;汪宇;周笛;何立軍;賈子曄
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于空間信息技術領域，特別涉及一種空間信息網絡多維資源一體化表征方法，可用于空間信息網絡觀測、存儲、傳輸、計算資源的分析和管理實施。

背景技術

空間信息網絡是我國重要的基礎設施，是支持對地觀測、遠洋航行、應急救援、導航定位、航空運輸和航天測控的重要平臺。然而,我國空間信息網絡長期面臨資源緊張供不應求的局面。為了緩解資源緊張和業務發展的矛盾，研究適用于空間信息網絡的高效資源管理方法十分重要。

隨著星載成像設備的幅寬、分辨率不斷增長，空間信息網絡中節點獲取信息的能力不斷增強，計算資源起到了越來越重要的作用。星載圖像壓縮模塊通過壓縮原始圖像的大小能夠極大的緩解高清圖像對空間信息網絡中信息存儲和回傳帶來的負擔。由于資源的種類繁多、結構復雜，所以聯合管理空間信息網絡中的觀測、計算、存儲和傳輸資源能夠有效的提高網絡資源利用率。然而聯合優化多種資源的使用是一個極為復雜的問題，繁多的資源種類和不同任務需求的多樣性，以及資源的時變性給空間信息網絡資源的管理帶來極大的挑戰。

資源表征是資源管理方法的基礎，建立一個良好的針對空間信息網絡資源的表征方法，對于研究空間信息網絡中的觀測、存儲、傳輸、計算等資源的時變性和相關性規律以及進行具體的管理而言，都是至關重要的。

以往對空間信息網絡資源表征的研究中，只對觀測、通信、存儲資源進行相應的表征，而沒有考慮相應計算資源的表征。如在Runzi Liu的文章“An Analytical Framework for Resource-Limited Small Satellite Networks”中，僅著重說明并表征了空間信息網絡觀測、通信、存儲三類資源，并未能將相應的計算資源考慮在內，導致上述工作無法用于空間信息網絡中觀測、壓縮和數傳的聯合規劃。

發明內容

本發明針對上述技術無法對計算資源進行表征的不足，提出一種空間信息網絡多維資源一體化表征方法，以實現對空間信息網絡環境中的觀測、存儲、傳輸和計算資源的時空二維表征，刻畫不同資源間的承接轉化關系，從而支持對空間信息網絡多維資源的高效利用。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下：

(1)初始化待表征空間信息網絡的觀測衛星頂點集合OS＝{os₁,os₂,...,os_n}，中繼衛星頂點集合RS＝{rs₁,rs₂,...,rs_n}，地面站頂點集合GS＝{gs₁,gs₂,...,gs_n}，待觀測目標頂點集合OB＝{ob₁,ob₂,...,ob_n}和虛擬頂點v_r。其中os_i表示第i個觀測衛星頂點，rs_i表示第i個中繼衛星頂點，gs_i表示第i個地面站頂點，ob_i表示第i個待觀測目標頂點，i∈[1,n],n∈[1,+∞)；

(2)初始化一張空白的有向圖，將有向圖的規劃周期T劃分為M個時隙，每個時隙的長度為τ＝T/M,T∈(0,+∞),M∈[1,+∞)；

(3)在步驟(2)中的有向圖的每個時隙τ中添加步驟(1)中初始化的空間信息網絡頂點，即觀測衛星頂點、中繼衛星頂點、地面站頂點、待觀測目標頂點和虛擬頂點；

(4)將步驟(1)中初始化的各種集合導入到Satellite Tool Kit軟件中，根據該軟件中的星歷表判斷每個時隙τ內觀測衛星與待觀測目標可見關系，及中繼衛星與地面站之間的可見關系，并對這些可見關系進行記錄；

(5)在步驟(3)有向圖中的各頂點之間添加不同功能的弧，完成對資源關系時變圖的構建：

(5a)根據步驟(4)中記錄的可見關系，在步驟(3)有向圖中的各頂點之間添加觀測弧和傳輸?。?/p>

如果在每個時隙τ內觀測衛星與待觀測目標相互可見，則在觀測衛星頂點與待觀測目標頂點之間添加觀測??；

如果在每個時隙τ內觀測衛星與中繼衛星相互可見，則在觀測衛星頂點與中繼衛星頂點之間添加傳輸弧；

如果在每個時隙τ內觀測衛星與地面站相互可見，則在觀測衛星頂點與地面站頂點之間添加傳輸??；

根據中繼衛星頂點與地面站頂點始終可見的特性，在每一個時隙的中繼衛星頂點與地面站頂點之間添加傳輸??；