[發明專利]中繼衛星系統資源管理方法及系統

有效

• 申請號: 201810706028.5
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108880653B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 匡麟玲;王磊;姜春曉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155;H04B7/185;H04L29/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 朱文杰

本發明提供一種中繼衛星系統資源管理方法及系統，涉及空間信息網絡技術領域，方法包括：每隔一個任務規劃周期，向多個用戶端發布任務規劃周期內的星間鏈路天線波束的可用時間資源信息；接收多個用戶端所發送的業務需求申請信息；根據可用時間資源信息中的時間資源類型，對業務需求申請信息進行業務分集，得到多個業務需求集合；根據可用時間資源信息、業務需求集合及第一預設業務調度策略，對多個用戶端的業務需求申請進行業務調度。本發明基于一種博弈論中的重復博弈框架，通過中繼衛星系統多用戶間的合作機制，有效抑制用戶在業務需求申請過程中的自私行為，降低系統中資源沖突強度，并結合高效啟發式業務調度策略，顯著提升系統的服務效能。

技術領域

本發明涉及空間信息網絡技術領域，尤其是涉及一種中繼衛星系統資源管理方法及系統。

背景技術

中繼衛星系統(tracking and data relay satellite system,TDRSS)利用地球靜止或高軌道的中繼衛星對中低軌道航天器和非航天器平臺等目標用戶進行跟蹤測控和數據中繼，屬于天基信息系統。中繼衛星系統相比于地基系統可極大地拓展對用戶目標的測控覆蓋率，并提高任務時效性。

近年來隨著空間活動的增多，目標用戶對中繼任務需求快速增長，如何高效管理極其有限的中繼衛星天線波束資源意義重大。在實際應用中，中繼衛星系統研制過程已對星間鏈路天線波束的頻譜和功率分配制定了詳細的應用規范，根據該應用規范對中繼衛星系統應用過程中的星間鏈路天線波束時間資源(下面簡稱波束時間資源)進行分配。要實現高效的波束時間資源分配需重點解決兩方面問題：第一，在中繼衛星系統內部的業務調度過程中，優化業務調度模型和求解算法，以提高業務調度完成率；第二，在用戶向中繼衛星系統提出業務需求申請過程中，由于不同用戶對有限資源存在激烈的競爭關系，他們的利己行為會顯著影響整個中繼衛星系統的服務效能，設計有效的合作機制促使用戶放棄自私行為并維持合作。

現有的中繼衛星系統天線波束資源分配技術主要關注如上第一方面，通常假設：所有用戶采取合作方式向中繼衛星系統提出業務需求(即用戶均能客觀、準確地掌握其中繼業務需求，并如實向中繼衛星系統報告這些需求)，系統收集這些需求后結合可用星間鏈路天線的波束時間資源進行調度計算，最后輸出優化的業務調度結果。這些技術未考慮用戶出于充分保障其單方收益的目的，可能采取自私行為獲取天線資源的情況。因此，如果現實情況中某用戶向中繼衛星系統夸大其需求，這些基于假設所有用戶合作而設計的資源分配方法可能會增加該自私用戶的收益，這不僅會損害其他用戶的正當收益，而且會給整個系統的資源沖突消解工作帶來巨大壓力。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種中繼衛星系統資源管理方法及系統，基于一種博弈論中的重復博弈框架，通過中繼衛星系統多用戶間的合作機制，可以有效抑制用戶在業務需求申請過程中的自私行為，降低中繼衛星系統中資源沖突強度，并結合高效啟發式業務調度策略，顯著提升了整個系統的服務效能。

第一方面，本發明實施例提供了一種中繼衛星系統資源管理方法，該方法應用于中繼衛星系統業務調度中心，方法包括：

每隔一個任務規劃周期，向多個用戶端發布任務規劃周期內的星間鏈路天線波束的可用時間資源信息；任務規劃周期包括：多個時間窗口；

接收多個用戶端根據可用時間資源信息，所發送的業務需求申請信息；業務需求申請信息包括：時間窗口的數量；

根據可用時間資源信息中的時間資源類型，對業務需求申請信息進行業務分集，得到多個業務需求集合；業務需求集合包括：僅可由中繼衛星多址天線提供執行的業務需求集合、僅可由中繼衛星單址天線提供執行的業務需求集合、可同時由中繼衛星多址天線和單址天線提供執行的業務需求集合；

根據可用時間資源信息、業務需求集合及第一預設業務調度策略，對多個用戶端的業務需求申請進行業務調度。