[发明专利]多星多站数据下传调度方法和系统

说明书

本发明提供一种多星多站数据下传调度方法和系统，涉及卫星调度技术领域。本发明根据用户要求的成像请求截止时间要求，计算任务最晚下传结束时间，定义任务成像权重，并依据卫星下传时间窗进行聚类，选择可用的地面站进行数据下传。不同于以往研究中基于贪婪等规则进行数据下传调度，提出基于任务截止时间的下传调度策略，使得当前已规划任务下传时间灵敏度较低，提高了求解效率和效果。

技术领域

本发明涉及卫星调度技术领域，具体涉及一种多星多站数据下传调度方法和系统。

背景技术

多星多站集成调度涉及到多颗卫星、多个观测任务、多个地面站，是指在综合考虑卫星资源能力、地面接收站资源能力和用户需求的基础上，将资源无冲突地分配给相互竞争的多个需求对应的成像任务和数据下传任务，并确定各个任务的起止时间，以最大限度地满足用户的需求。

多星多站集成调度与单星调度相比，其主要区别在于，可能有多颗卫星对同一观测任务都有成像能力，因此观测任务的安排有更多选择。相对于非敏捷卫星只能在飞过目标上方才能成像的限制，敏捷卫星具有灵活的姿态机动能力，可以在前视、正视、后视情况下对目标进行成像，因而对成像时刻的选择有更多可能。由于星上存储有限，必须规划好数据下传方案，通常情况下，对于同一地面站可能出现多颗卫星对其可见，可见时间窗之间有重叠，需要确定卫星的下传顺序，甚至需要舍弃部分下传机会。同一地面站接收不同卫星的数据下传也需要一定的天线转换时间，因而问题求解复杂，对求解效率和效果提出了新的要求。

数据下传活动是在观测活动之后，卫星星上存储容量有限，当星上存储达到一定容量时，必须要安排数据下传任务；且数据下传任务消耗能量却不能带来收益，因此要控制数据下传次数，在满足用户需求的前提下，尽可能少的消耗星上能量，为卫星观测活动提供更多机会。

但是，现有的数据下传技术主要是在完成卫星观测任务规划后进行，容易出现地面站负载过高的情况。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多星多站数据下传调度方法和系统，解决了现有的数据下传技术是在完成卫星观测任务规划后进行，容易出现地面站负载过高的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种多星多站数据下传调度方法，包括：

S1、根据用户要求的成像请求的截止时间，确定任务最晚下传结束时间；

S2、设定待规划任务的成像权重，降序排列，并存放在任务集合中；

S3、从所述任务集合中依排列次序选择任务进行规划，根据所述任务最晚下传结束时间，确定所选择任务最晚观测结束时间，并基于所述任务最晚观测结束时间选择观测卫星；

S4、计算所述观测卫星的下传时间窗；

S5、将已规划观测任务按下传时间窗进行聚类，得到满足任务截止时间要求的下传时间窗。

优选的，所述多星多站数据下传调度方法还包括：

S6、根据所述满足任务截止时间要求的下传时间窗，计算未规划下传的观测卫星的下传时间窗个数，为下传时间窗个数少的观测卫星安排下传区间；

S7、所述未规划下传的观测卫星的下传时间窗个数相同时，计算未规划下传的观测卫星的下传时间窗竞争度，为下传时间窗竞争度低的观测卫星安排下传区间；

S8、检验同一地面站先后接收不同卫星的数据下传时，是否存在足够的转换时间，若是，生成下传调度方案；否则转入步骤S6。

优选的，所述步骤S2中设定待规划观测任务的成像权重，采用如下公式计算：