[發(fā)明專利]一種考慮探測器存儲限制的地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911242272.1
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN111124633B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王璐琦;劉冰怡;郭薇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種考慮探測器存儲限制的地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方法，涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，包括以下步驟：輸入所有任務(wù)信息，用戶探測器信息，中繼衛(wèi)星可用天線資源信息；生成任務(wù)調(diào)度序列；采用任務(wù)調(diào)度算法調(diào)度每一個任務(wù)；判斷該任務(wù)是否滿足用戶的存儲約束；找到一個最早可用的時間窗口；重復(fù)上述步驟，直到所有任務(wù)都調(diào)度完成，得到最終調(diào)度方案。本發(fā)明在地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度中增加了對于用戶剩余存儲容量的約束，避免了忽略存儲容量約束可能帶來的數(shù)據(jù)和圖像丟失問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮探測器存儲限制的地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方法。

背景技術(shù)

全球新一輪的月球探索正在拉開序幕，探月范圍正在逐步由月球正面向背面和兩極拓展，探月活動也日趨復(fù)雜。由于月球的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相同，地球地面站無法與月球背面直接通信，而借助地月中繼衛(wèi)星的中繼通信方式可以解決這個問題，并滿足面向月球的全時域、全空域覆蓋的通信要求。

未來十幾年隨著人類對月球的探測不斷深入，各國發(fā)射的月面探測器也將不斷增多。地月中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸未來也將呈現(xiàn)大容量、多用戶以及多任務(wù)的特點。但是地月中繼衛(wèi)星的資源是極其有限的，如何利用有限的地月中繼衛(wèi)星資源，完成更多的任務(wù)獲得更好的收益將顯得越來越重要，所以地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度問題是一個亟待解決的問題。

而基于近地中繼衛(wèi)星的任務(wù)調(diào)度研究一般考慮任務(wù)的優(yōu)先級，用戶衛(wèi)星與中繼衛(wèi)星的可見時間窗口約束以及衛(wèi)星天線資源的約束。這些研究對于數(shù)傳任務(wù)很少考慮用戶的存儲限制，一般對于數(shù)傳任務(wù)的要求就是在規(guī)定截止時間內(nèi)傳輸完成，就認(rèn)為任務(wù)完成。但是在現(xiàn)實情況下，用戶由于與地月中繼衛(wèi)星不可見或者中繼衛(wèi)星資源被占用等原因，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不能馬上進行傳輸，需要放入存儲器中等待一定時間。在等待與中繼衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間內(nèi)，用戶也將不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)，新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也將會放入存儲器中，等待傳輸。那么如果用戶的剩余存儲容量不足以支撐用戶的下一次任務(wù)所需存儲容量，那么下一次任務(wù)數(shù)據(jù)將丟失(或者新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)覆蓋原來的舊數(shù)據(jù)，還未傳輸?shù)呐f數(shù)據(jù)丟失)。而在月球探測過程中的數(shù)據(jù)和圖像是非常珍貴的，在完成任務(wù)收集到數(shù)據(jù)時，期望這些數(shù)據(jù)能盡可能多的傳輸?shù)降孛妫M可能減少數(shù)據(jù)的丟失量。

目前的中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度技術(shù)并不適用于地月中繼衛(wèi)星數(shù)傳任務(wù)調(diào)度問題，沒有考慮用戶探測器的存儲限制。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種考慮探測器存儲限制的地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度的約束上，增加用戶探測器的本地存儲約束，能夠根據(jù)輸入的任務(wù)序列求解出最終的調(diào)度結(jié)果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種考慮探測器存儲限制的地月中繼衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方法，包括以下步驟：

Step1，輸入所有任務(wù)信息，用戶探測器信息，中繼衛(wèi)星的可用天線資源信息；

Step2，生成任務(wù)調(diào)度序列；

Step3，根據(jù)任務(wù)調(diào)度序列，采用任務(wù)調(diào)度算法調(diào)度每一個任務(wù)，對每一個任務(wù)執(zhí)行Step4-Step6的操作；

Step4，判斷該任務(wù)是否滿足用戶的存儲約束，若是不滿足，則判定任務(wù)調(diào)度失敗；

Step5，若是滿足，則遍歷時間窗口，找到一個最早可用的時間窗口；

Step6，若是找到可用時間窗口，任務(wù)調(diào)度成功并更新中繼衛(wèi)星的時間窗口，若是未找到則判定任務(wù)失效；

Step7，重復(fù)上述步驟，直到所有任務(wù)都調(diào)度完成，得到最終調(diào)度方案。

進一步地，Step1中的任務(wù)信息包括：任務(wù)的開始時間，任務(wù)的截止時間，數(shù)傳任務(wù)的數(shù)據(jù)量大小，任務(wù)所在的用戶探測器，任務(wù)的優(yōu)先級。