[發明專利]一種用于天基信息系統的資源分配方法

有效

• 申請號: 202010301365.3
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111555794B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王睿;韓笑冬;安衛鈺;宮江雷;徐楠
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

一種用于天基信息系統的資源分配方法，包括設計天基信息網絡資源動態分配的模型，和動態資源分配方案。分配的流程包括1)根據完成任務需要的資源，選擇提供資源的節點，建立衛星任務集和資源集；2)將資源需求發送到資源提供節點，發布優先級等相關信息；3)資源提供節點確認資源占用率，設定參數，并向管控節點進行反饋；4)管控節點依據反饋信息，建立資源分配方案個體集；5)計算方案的適應度函數；6)進行優化算法的操作步驟，包括選擇、交叉、變異、抽樣、進化操作；7)執行完畢后，按照分配方案將資源分配給相應任務。該方法提高了天基資源分配的時效性和資源的利用率。

技術領域

本發明涉及一種在天基信息系統中進行資源分配的方法，適用于對天基信息系統中的資源進行統一建模和規劃分配。

背景技術

在未來的空間信息系統中，航天器數量眾多，種類復雜，除了構成空間骨干網絡體系的大規模的混合星座組網天基網絡外，大量的應用類航天器，如遙感類衛星、載人航天器、科學試驗衛星等，都作為空間信息系統的基本單元，成為天基信息網絡管理系統的被管對象，并在天基管控系統的調配下協同工作。隨著未來天基信息系統的發展和規模的擴大，對天基信息網絡的管理也越來越復雜，需要針對多種航天任務需求進行針對性的網絡資源分配和網絡業務管理。對網絡中被管對象的管理，已經遠遠超出了傳統的設備監控范疇，更強調在統一的任務規范下，多類型多種航天器之間的協同分配。在這種環境下，將可調配的航天器功能同質化為網絡中的可用資源，基于任務需求出發對資源進行動態協同分配，是適應未來天基信息網絡實時性和有效性要求的可行方式。

天基信息網絡的基本架構，是由高軌通信衛星作為天基信息網絡的管控節點，構成天基骨干網，其他衛星，包括遙感衛星、導航衛星、氣象衛星、通信衛星星座；以及其他類型的航天器，如空間站、太空望遠鏡等作為骨干網的接入節點，通過星間鏈路接入；其他接入用戶還包括運行在近地空間的單元，如臨近空間飛行器、飛艇、無人機等。天基信息網絡通過高軌通信衛星和通信衛星星座，同地面站建立通信鏈路，接入地面處理中心，實現同地面通信網和地面互聯網的信息交互。

天基信息網絡中存在不同類型的節點，節點搭載的載荷也相應具備不同的功能。其中骨干網節點具備較強的數據處理能力和存儲空間，通過搭載智能化算法，可以對來自其他功能節點的數據進行預處理。根據航天器功能不同，其能提供的資源類型和數量存在差別。舉例來說，遙感衛星具備圖像的采集和預處理功能，通信衛星具備同地面用戶或其他衛星的通信功能，導航衛星可以提供定位信息等等。任務由地面處理中心發起，發送到天基信息網絡的管控節點，分配中需要不同類型的航天器依據其自身功能提供相應的資源，參與到任務中并協同完成。例如，氣象衛星或遙感衛星通過采集圖像發現局部地區有災害發生，則將相應的數據傳輸到天基信息網絡骨干節點，骨干節點對數據進行星上預處理并下傳，然后將播發信息傳輸到覆蓋災害發生地區的通信衛星，通過通信載荷向地面用戶播發災害詳情信息。

但是，目前天基信息網絡的設計多采用各體系獨立自頂向下設計的方式，各體系間缺乏統一的資源處理和分配方式，從而增加了資源間的隔離，影響資源分配的效率，造成了分配周期長，能源消耗大等弊端。為適應未來天基信息網絡資源動態分配的需求，需要研究不同類型航天器在協同任務中的協作方式和資源分配方法，綜合考慮資源滿足任務需求的消耗和收益，建立天基信息網絡資源動態分配模型，并針對模型的特點提出在天基信息網絡資源分配中的應用方案。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種用于天基信息系統的資源分配方法，實現了在天基信息網絡中的高效資源分配，提高系統的資源利用率和運行效率。

本發明的技術方案是：

一種用于天基信息系統的資源分配方法，步驟如下：

(1)根據地面發送的任務確定完成任務需要的資源，并選擇可提供這些資源的節點，建立衛星任務集T和資源集S；

(2)由天基管控節點將資源需求發送到資源提供節點，告知任務的優先級及任務分配相關信息；