[发明专利]一种卫星网络任务部署方法和系统

权利要求书

1.一种卫星网络任务部署方法，其特征在于，包括：

获取用户任务所需的计算量和缓存量；

根据所述计算量构建任务处理时延模型；所述任务处理时延模型包括任务部署时延模型、任务数据传输时延模型和任务计算时延模型；

根据所述缓存量构建通信量模型；

根据所述任务处理时延模型和所述通信量模型确定效用函数；

获取初始种群；所述初始种群为初始可行解集合；所述初始可行解集合包括多个个体；每个个体为一个任务部署矩阵；所述任务部署矩阵包括部署位置；其中，用n×m任务部署矩阵来表示个体，m为执行决策时能够提供计算和缓存资源的卫星个数，n表示当前任务被分解成的子任务个数；一个个体为：个体中的每一个元素都是0/1的二元值，表示任务编号为m的子任务部署在编号为m_a的卫星节点上；

根据所述效用函数确定每一所述个体的适应度，并将所述适应度最高的个体放入下一代种群；

根据所述适应度确定每一所述个体被选中的概率；

根据所述概率对所述个体进行交叉操作和变异操作，分别得到交叉个体和变异个体；所述变异操作为选择所述个体中的一行，将该行中值为1的元素置0，再随机选择该行中的一个元素置1；采用矩阵行互换来表示个体的交叉操作；任务部署矩阵的每一行表示单个子任务的部署位置，矩阵行互换能够产生两个新的个体；

判断所述交叉个体是否为可用交叉个体，得到第一判断结果；可用交叉个体为部署位置的卫星计算量和缓存量大于所述用户任务所需的计算量和缓存量的交叉个体；

判断所述变异个体是否为可用变异个体，得到第二判断结果；所述可用变异个体为部署位置的卫星计算量和缓存量大于所述用户任务所需的计算量和缓存量的变异个体；

若所述第一判断结果为所述交叉个体是可用交叉个体，则将该交叉个体放入下一代种群中；反之，则摒弃该交叉个体；

若所述第二判断结果为所述变异个体是可用变异个体，则将该变异个体放入下一代种群中；反之，则选择新的个体，并根据所述概率对所述新的个体进行变异操作，得到新的变异个体后，返回“判断所述变异个体是否为可用变异个体，得到第二判断结果”；

返回步骤“根据所述概率对所述个体进行交叉操作和变异操作，分别得到交叉个体和变异个体”，直至迭代次数满足预设迭代值后，输出所述下一代种群；

根据所述效用函数确定下一代种群中每一所述个体的适应度，并输出适应度最高的个体；所述适应度最高的个体即为最优任务部署位置表；

根据所述最优任务部署位置表完成卫星网络任务部署。

2.根据权利要求1所述的卫星网络任务部署方法，其特征在于，所述根据所述计算量构建任务处理时延模型，具体包括：

获取电磁波在真空中的传播速度和星间距离随时间的变化函数；

根据所述电磁波在真空中的传播速度和所述星间距离随时间的变化函数确定任务部署时延模型；

获取用户任务数据量和卫星节点间的传输速率；

根据所述用户任务数据量和所述卫星节点间的传输速率确定任务数据传输时延模型；

获取分配给所述用户任务的时钟频率；

根据所述用户任务所需的计算量和所述时钟频率确定任务计算时延模型；

根据所述任务部署时延模型、所述任务数据传输时延模型和所述任务计算时延模型构建任务处理时延模型。

3.根据权利要求1所述的卫星网络任务部署方法，其特征在于，所述获取用户任务所需的计算量和缓存量之后，还包括：

判断卫星节点的计算量和缓存量是否大于所述用户任务的计算量和缓存量；若大于，则执行步骤“根据所述计算量构建任务处理时延模型”；若不大于，则将所述用户任务分解为多个子任务，并将每一子任务作为当前用户任务执行步骤“根据所述计算量构建任务处理时延模型”。

4.根据权利要求3所述的卫星网络任务部署方法，其特征在于，所述根据所述缓存量构建通信量模型，具体包括：

获取星间转发次数；

根据所述缓存量和所述星间转发次数确定各所述子任务的通信量；

根据各所述子任务的通信量构建所述通信量模型。