[发明专利]面向任务的空间信息网络资源管理方法

摘要

本发明公开了一种面向任务的空间信息网络资源管理方法，主要解决现有技术中由于时变性造成空间信息网络资源的利用率较低的问题，其实现过程为：1.初始化网络节点，将网络规划周期划分为若干个等长时隙，并计算得到在每个时隙不同节点间的可见情况；2.构建资源时变图表征网络资源及资源时变冲突图表征网络中资源的冲突；3.求解得到资源时变冲突图的一个独立集；4.根据独立集求解无冲突的资源时变图；5.求解无冲突的资源时变图中的多商品流问题，得到最优的资源分配方案。本发明缓解了资源紧张和业务发展的矛盾，降低了空间信息网络中资源管理的复杂度，为空间信息网络的系统研究和资源管理提供技术支持，可用于空间信息网络资源的分配。

主权项

1.一种面向任务的空间信息网络资源管理方法，其特征在于：包括：(1)初始化步骤：(1a)初始化空间信息网络的观测卫星集合OS＝{os1,os2,...,osn,...}，中继卫星集合RS＝{rs1,rs2,...,rsn,...}，地面站集合GS＝{gs1,gs2,...,gsn,...}，网络中的任务集合OM＝{om1,om2,...,omn,...}，其中osn表示第n颗观测卫星，rsn表示第n颗中继卫星，gsn表示第n个地面站，omn表示第n个任务；将每个任务用一个四维向量描述，即omn＝(obn,stn,etn,wn)，其中obn表示第n项任务的待观测目标，stn表示第n项任务的最早开始时间，etn表示第n项任务的最晚结束时间，wn表示第n项任务需要采集的数据量；(1b)将空间信息网络的规划周期[0,T]划分为M个等长的时间间隔，每个时间间隔的长度为τ＝T/M；(1c)根据星历表中星体的运动轨迹，计算观测目标是否在观测卫星的观测范围内，计算中继卫星和地面站是否在观测卫星的通信范围内；(2)构建资源时变图：(2a)初始化一张空白的M层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,…,M；(2b)在(2a)中的M层有向图中依次添加观测卫星顶点、中继卫星顶点、地面站顶点和待观测点顶点；(2c)继续在(2b)中得到的图上再依次添加观测弧、存储弧和传输弧，以从空间和时间两个维度上表征观测、存储和传输三种资源，得到所需的资源时变图；(3)构建资源时变冲突图，表征网络中资源的冲突情况：(3a)初始化一张空白的M层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,…,M；(3b)在步骤(2)构建的资源时变图中选出与其他弧发生冲突的弧，具体包括与其他观测弧或传输弧发生冲突的观测弧，并用这些弧作为资源时变冲突图中的顶点，构成资源时变冲突图的顶点集合；(3c)根据星载能量和卫星姿态的调整情况确定资源时变冲突图中的顶点所代表的资源两两之间是否冲突，若存在冲突，则将对应的两个顶点连接起来，即添加边；(3d)根据(3b)的规则，遍历资源时变图中的弧，决定是否在资源时变冲突图中添加顶点，并根据(3c)的规则，决定是否在资源时变冲突图中添加相应的边，直至遍历完资源时变图中所有的弧，完成顶点与边的添加，得到所需的资源时变冲突图；(4)从资源时变冲突图的顶点集合中选择出一个无冲突的顶点集合，得到资源时变冲突图的一个独立集；(5)对照独立集，删除资源时变图中的弧，使得资源时变图中剩余的弧所代表的资源是无冲突的，得到一个无冲突的资源时变图；(6)将空间信息网络中的任务映射为无冲突的资源时变图中的流，通过求解资源时变图的多商品流问题，得到一组最优的流组合，即得到最优的任务调度方案。