[发明专利]星-云-边-端架构的卫星系统及其数据处理方法

说明书

本发明公开了一种星‑云‑边‑端架构的卫星系统及其数据处理方法，该系统包括：卫星、固定站、移动站、I类终端、II类终端和数据处理中心，固定站、移动站和I类终端分别与卫星通信连接，移动站与II类终端通信连接，数据处理中心与固定站通信连接。卫星上设置有星上计算平台，固定站设置有固定站计算平台、移动站设置有移动站计算平台，I类终端和II类终端设置有终端计算平台。卫星、固定站、移动站和数据处理中心采用虚拟机化技术对计算资源进行整合，采用虚拟机或容器方式部署计算环境。卫星、固定站和移动站采用移动边缘计算技术部署为边缘计算平台。本发明的星‑云‑边‑端的卫星系统及其数据处理方法，有利于提升整个系统计算资源的利用率。

技术领域

本发明涉及卫星云计算技术领域，尤其涉及一种星-云-边-端架构的卫星系统及其数据处理方法。

背景技术

卫星系统中各个平台都会部署计算资源来完成相应的计算任务。这些平台主要包括卫星、固定站、移动站、数据处理中心、I类终端和II类终端。卫星计算平台主要对卫星载荷采集的数据进行处理；固定站计算平台和移动站计算平台对卫星下传的数传数据进行处理；数据处理中心是卫星地面应用系统的核心，所有数据都会传回数据处理中心进行进一步处理和存储，以及应用开发；I类终端和II类终端对自己采集的数据进行处理或对卫星下传数据进行处理并显示。受功耗、尺寸、重量等因素的影响，各个计算平台的计算能力不尽相同。数据处理中心计算能力最强，固定站次之，移动站再次之，卫星、I类终端和II类终端计算能力最弱。针对这个特点，目前的卫星数据处理方式都是将大部分计算任务分配给计算能力最强的数据处理中心，其他计算平台只进行一些简单的计算任务或数据预处理。

目前的卫星数据处理方式存在两个主要问题：(1)平台间相互独立，无法实现计算资源的共享。目前，各个平台按事先部署好的计算环境对各平台对应的数据进行处理。即使其中一个计算平台计算资源有空闲时，也无法为另一个繁忙的计算平台分担计算任务。(2)数据处理流程冗长。大部分数据均需由产生数据的地方传回数据处理中心进行处理，处理结果再被返回到其他平台或由卫星转发至用户。这极大地增加了网络间传输的数据量和数据处理的时延。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种星-云-边-端架构的卫星系统及其数据处理方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种星-云-边-端架构的卫星系统，所述系统包括：卫星、固定站、移动站、I类终端、II类终端和数据处理中心，所述固定站、所述移动站、所述I类终端分别与所述卫星通信连接，所述II类终端与所述移动站通信连接，所述数据处理中心与所述固定站通信连接；所述卫星上设置有星上计算平台，所述固定站设置有固定站计算平台、所述移动站设置有移动站计算平台，所述I类终端和所述II类终端设置有终端计算平台；所述卫星、所述固定站、所述移动站和所述数据处理中心采用虚拟机化技术对计算资源进行整合，采用虚拟机或容器方式部署计算环境；所述卫星、所述固定站和所述移动站采用移动边缘计算技术部署为边缘计算平台。

第二方面，提供了一种如上所述的星-云-边-端架构的卫星系统的数据处理方法，所述方法包括：

星上计算平台、固定站计算平台、移动站计算平台和终端计算平台对自身数据进行处理，并在计算资源短缺时，将部分计算任务分配给临近的其它计算平台；

数据处理中心对各计算平台的各种数据进行综合处理，并对固定站计算资源短缺时分配的计算任务进行处理。

在一种可能的设计中，所述方法包括：I类终端对自己产生的数据进行处理，当终端计算资源使用量超过一定阀值且卫星计算资源充足时，分配部分计算任务给卫星处理；当终端计算资源使用量超过一定阀值且卫星无可用计算资源时，分配部分计算任务经卫星转发给固定站或移动站处理。