[發明專利]遙感衛星地面站多目標優化調度方法及系統

在審

• 申請號: 201711134543.2
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107909207A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 劉暢;路寬;劉焱;王英強;年昭華;韓威
• 申請（專利權）人: 北京衛星信息工程研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司11650
• 代理人: 金楊,王大方

技術領域

本發明涉及衛星地面站應用領域，尤其涉及一種遙感衛星地面站多目標優化調度方法及系統。

背景技術

隨著航天技術和應用的發展，越來越多的遙感衛星同時在軌運行使得衛星地面站接收資源面臨越來越嚴重的多星調度沖突問題。因此，研究多星設備調度策略和優化方法，實現衛星地面站系統設備的統一調度和優化利用，對提高完成航天數據傳輸任務的質量和地面站設備的使用效率都具有重要意義。

依據國內已有的地面站運營經驗，資源的分配往往采用先到先得的策略，介于此先決條件，經常會發生任務間資源沖突而不得不拒絕后來任務的情況，導致地面站的資源使用飽和度長期處于一個很低的水平；同時，地面站的資源使用大多采用固定優先級的分配策略，這種分配方法會導致地面站資源的使用率出現兩極分化，部分優先級高的資源將持續處于高負荷工作狀態，而優先級低的資源則長期處于空閑狀態；地面站各類資源，即使指標相同，也可能會存在性能上的偏差，對于不同衛星任務的支持能力也會存在差異，目前的地面站資源調度并未在此方向進行專項考慮，忽略了此類差異對任務帶來的影響，從長遠來看，地面站任務執行質量與任務執行成功率的提升受到了制約。

發明內容

發明所要解決的技術課題

如上所述，當前的地面系統急需引入一種能夠兼容多個優化目標的資源調度方法，實現資源的智能選擇，從整體上提升地面站的綜合應用效能。

用于解決課題的技術手段

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種多目標優化調度方法及系統，用于提升當前地面站資源的使用率以及資源負載的均衡性，同時，降低資源間性能差異對系統任務質量以及任務成功率的影響。

本發明提供一種遙感衛星地面站多目標優化調度方法，其特征在于，通過五級篩選流程，將復雜的資源調度過程細化分解，獲得多目標資源調度結果，包括如下步驟：

步驟(1)能力篩選，將資源的指標能力與任務要求進行匹配，提取具備執行任務能力的所有接收資源；

步驟(2)狀態篩選，對通過能力篩選得到的各資源的狀態進行檢查，保留所有狀態正常的資源，剔除所有狀態異常的資源；

步驟(3)沖突篩選，針對通過狀態篩選得到的各資源進行沖突檢查，剔除在同一時間段內已被占用的資源，保留未使用的資源；

步驟(4)優化篩選，針對通過沖突篩選得到的各資源進行智能提取，基于資源調度目標，實現資源的合理整合；

步驟(5)配置篩選，依據任務中給出的要求，針對通過優化篩選得到的各資源，進行資源配置的匹配，

各篩選過程之間采用松耦合連接且可獨立優化升級。

在本發明的一實施方式中，基于加權求和法，設計上述優化篩選的流程，實現多目標資源調度方法架構，該多目標資源調度方法架構將資源調度目標作為優化的目標函數，對每個目標函數設立權值，加權，然后求和，獲取每類資源下權值最大的設備資源。由此，能夠將多目標優化問題轉換為單目標優化問題進行求解。

在本發明的一實施方式中，上述資源調度目標包括：實現地面站資源使用負載均衡的資源調度目標、實現地面站任務保障能力最大化的資源調度目標和實現地面站任務成功率最大化的資源調度目標。

另外，本發明提供一種遙感衛星地面站多目標優化調度系統，包括：

資源庫，采取分級分類的方式進行存儲，抽象地面站的設備資源，整合為跟蹤資源、數傳資源以及記錄資源，并進行獨立管理；

資源管理模塊，通過人機交互界面，對資源庫中的地面站資源進行管理操作；

資源調度模塊，依次通過能力篩選、狀態篩選、沖突篩選、優化篩選以及配置篩選對資源管理模塊中的資源進行篩選，為各衛星數據接收任務分配資源，并基于加權求和法設計優化算法插件集成平臺，調用各插件，執行基于固定目標的資源調度工作，將多個固定目標的調度結果進行整合，形成多目標資源調度結果；

負載均衡目標算法插件，判讀資源的歷史使用率，以平衡資源整體使用率的方法，實現負載均衡目標；

任務保障目標算法插件，評估資源指標的優劣情況以及資源專項性，以智能化預留資源的方法，實現任務保障能力最大化的目標；

任務執行目標算法插件，依據任務歷史執行情況分析資源對于任務的支持能力，以匹配最強任務支持能力資源的方法，實現任務成功率最大以及執行質量最優的目標。

發明效果

與現有技術相比，通過本發明能夠獲得如下優異效果：