[发明专利]基于卫星集群的星上云计算平台及其管理方法

说明书

本发明公开了一种基于卫星集群的星上云计算平台及其管理方法，该星上云计算平台包括：与卫星集群中的每颗卫星一一对应的多个子云平台，每个子云平台包括：资源层、虚拟化层、管理层和应用层。资源层包含对应卫星上的硬件资源；虚拟化层用于将硬件资源抽象成资源池。管理层用于硬件资源管理、支持地面运控中心对子云平台的遥测和遥控、接收地面运控中心上传的数据块、为应用层的应用程序提供所需硬件资源和应用程序接口。应用层用于运行应用程序进行数据处理。本发明的基于卫星集群的星上云计算平台及其管理方法，为星上数据处理提供高效的平台支撑，实现卫星间的资源和数据共享，提升星上资源利用率和数据处理速度。

技术领域

本发明涉及卫星数据处理技术领域，尤其涉及一种基于卫星集群的星上云计算平台及其管理方法。

背景技术

由于受到体积、重量、功率等因素限制，单颗卫星的数据处理能力有限。运用星间链路将多颗卫星组织成集群能获得“1+12”的效果。

当前，卫星采集的数据可下传至地面数据处理中心或在星上直接进行处理。星上数据处理能极大降低星地间数据传输量，从而提升星地间带宽资源利用率，已成为卫星数据处理的重要发展趋势。现有的星上数据处理主要有两种实现方式：(1)集中式处理；(2)分布式处理。集中式处理指星上数据处理统一由星载计算机完成，单星数据处理能力有限。分布式处理指星上各个有效载荷配置专属的处理单元对自己采集的数据进行处理，很难实现多源数据融合，而且导致整星设计难度增大。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于卫星集群的星上云计算平台及其管理方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种基于卫星集群的星上云计算平台，包括：与卫星集群中的每颗卫星一一对应的多个子云平台，所述多个子云平台之间通过星间链路连接，每个所述子云平台包括：资源层、虚拟化层、管理层和应用层；所述虚拟化层与所述资源层连接，所述管理层分别与所述虚拟化层、所述应用层和对应卫星上的星务计算机连接，所述星务计算机通过对应卫星上的测控模块和对应卫星上的数传模块与地面运控中心连接，所述星务计算机与对应卫星上的有效载荷连接；所述资源层包含对应的卫星上的硬件资源；所述虚拟化层，用于将硬件资源抽象成资源池；所述管理层，用于硬件资源管理、支持地面运控中心对子云平台的遥测和遥控、接收地面运控中心上传的数据块、为应用层的应用程序提供所需硬件资源和应用程序接口；所述应用层，用于运行应用程序进行数据处理。

可选地，所述硬件资源包括存储资源、计算资源和网络资源，所述网络资源用于实现子云平台内部的互联互通，所述网络资源还包括星间通信单元，用于星间通信和数据传输；所述存储资源与所述星务计算机和所述数传模块连接，用于存储星上数据，所述数传模块读取星上数据传回地面。

第二方面，提供了一种基于卫星集群的星上云计算平台的管理方法，所述管理方法包括自主协同模式和统一管理模式；所述自主协同模式包括：集群中的某一卫星发生资源短缺时，该卫星作为请求卫星向集群中的其它卫星发送资源请求；若其它卫星无可用资源，将待处理数据传回地面进行处理；若其它卫星有可用资源，有可用资源的卫星作为响应卫星向请求卫星发送响应消息；请求卫星向响应卫星发送消息，使响应卫星准备运行环境；响应卫星通过遥测消息向地面运控中心更新响应卫星的资源使用情况；响应卫星运行环境准备完毕后，请求卫星向响应卫星发送待处理数据；响应卫星进行数据处理工作，并根据请求卫星的指令将运行结果发送给请求卫星或地面；所述统一管理模式包括：集群中的某一卫星发生资源短缺时，该卫星作为请求卫星向地面运控中心发送资源请求；地面运控中心查询集群中其它卫星是否有可用资源，有可用资源的卫星为可用卫星，若无可用卫星，将待处理数据传回地面进行处理；若有可用卫星，地面运控中心向可用卫星发送遥控指令使可用卫星准备运行环境；可用卫星运行环境准备完毕后，可用卫星向地面运控中心发送消息，地面运控中心向请求卫星发送遥控指令，使请求卫星向可用卫星发送待处理数据；可用卫星进行数据处理，并根据地面运控中心的指令将运行结果发送给请求卫星或地面。