遥感卫星中继接收资源申请方法及系统

本发明涉及遥感卫星技术领域，特别是涉及一种遥感卫星中继接收资源申请方法及系统。

遥感卫星和中继卫星资源由不同系统独立管控，遥感卫星管控系统基于“先申请后使用”模式调度使用中继接收资源。中继卫星可与多颗遥感卫星同时波束可见、遥感卫星可与多颗中继卫星同时波束可见，但中继卫星同一时刻只能为一颗遥感卫星提供服务、遥感卫星同一时刻只能使用一颗中继卫星。如何自动进行中继资源申请冲突消解、将多颗中继卫星空闲接收资源高效分配给多颗遥感卫星，是遥感卫星任务管控和资源调度的核心业务和难点所在。

中继接收资源申请的目的是合理筹划分配中继接收资源，最大限度满足中继接收资源需求，核心在于不同遥感卫星对中继接收资源使用申请的冲突消解，当前没有相关研究成果可支撑此项工作。

本发明要解决的技术问题是提供一种遥感卫星中继接收资源申请方法及系统，能够以简单的判断逻辑、较低的时间复杂度实现遥感卫星、中继卫星的资源申请。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种遥感卫星中继接收资源申请方法，所述方法包括：确定中继接收资源需求窗口，接收中继卫星空闲窗口，计算遥感卫星与中继卫星间可视窗口；对中继接收资源需求窗口、中继卫星空闲窗口、可视窗口取交集，形成待选窗口；针对尚未完成预分配且优先级最高的卫星，依次为其每个需求时段分配待选窗口；根据前次待选窗口分配结果，对未分配的待选窗口进行冲突消解，更新待选窗口状态；重复执行待选窗口分配及冲突消解的操作，直至完成所有遥感卫星待选窗口分配。

在一些实施方式中，对中继接收资源需求窗口、中继卫星空闲窗口、可视窗口取交集，形成待选窗口，包括：根据如下公式确定待选窗口：

其中，表示待选窗口，表示可视窗口，表示中继卫星空闲窗口，表示中继接收资源需求窗口，表示待选窗口的起始时间点，表示待选窗口的终止时间点。

在一些实施方式中，可视窗口由如下公式给出：

中继卫星空闲窗口由如下公式给出：

中继接收资源需求窗口由如下公式给出：

其中，表示可视窗口的起始时间点，表示可视窗口的终止时间点，表示中继卫星空闲窗口的起始时间点，表示中继卫星空闲窗口的终止时间点，表示中继接收资源需求窗口的起始时间点，表示中继接收资源需求窗口的终止时间点。

在一些实施方式中，如果遥感卫星待选窗口时长小于Δaw_mini，认为时段过短而无法使用，直接删除。

在一些实施方式中，针对尚未完成预分配且优先级最高的卫星，依次为其每个需求时段分配待选窗口，包括：针对每个需求时段，选择时长等于Δaw_maxi的时段，将该窗口状态设置为预分配；选择时长大于Δaw_maxi的时段，将超出部分裁剪，设置该窗口状态为预分配；如待选窗口均小于Δaw_maxi，选择时长最长的时段，将该窗口状态设置为预分配；其中，Δaw_maxi表示遥感卫星中继数传终端最长工作时长。

在一些实施方式中，根据前次待选窗口分配结果，对未分配的待选窗口进行冲突消解，更新待选窗口状态，包括：对同一遥感卫星的待选窗口的冲突消解，以及对同一中继卫星的待选窗口的冲突消解。

在一些实施方式中，对同一遥感卫星的待选窗口的冲突消解，包括：如与预分配窗口时间间隔大于等于ΔTmini，保留该窗口；如与预分配窗口时间间隔小于ΔTmini，对该时段进行剪裁，延后开始时间，如剪裁后的时长大于等于Δaw_mini，对待选窗口进行更新，窗口状态设置为待分配，如裁剪后窗口时长小于Δaw_mini，删除该窗口；其中，Δaw_mini表示遥感卫星中继数传终端最短工作时长，ΔTmini表示预分配窗口最小时间间隔。

在一些实施方式中，对同一中继卫星的待选窗口的冲突消解，包括：如与预分配窗口时间间隔大于等于ΔTSi，保留该窗口；如与预分配窗口时间间隔小于ΔTSj，对该时段进行剪裁，延后开始时间，如剪裁后的时大于等于Δaw_mini，对待选窗口进行更新，窗口状态设置为待分配，如裁剪后窗口时长小于Δaw_mini，删除该窗口；其中，Δaw_mini表示遥感卫星中继数传终端最短工作时长，ΔT mini表示预分配窗口最小时间间隔，ΔTSj表示同一中继卫星的任务转换时间。

此外，本发明还提供了一种遥感卫星中继接收资源申请系统，所述系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据前文所述的遥感卫星中继接收资源申请方法。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

依据优先级由高至低依次分配待选窗口，然后对待选窗口进行冲突解决，实现了遥感卫星中继资源的申请，具有判断逻辑简单、时间复杂度低的优点。

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例提供的遥感卫星中继接收资源申请方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的待选窗口制定过程示意图；

图3是本发明实施例提供的待选窗口分配过程示意图；

图4是本发明实施例提供的同一遥感卫星待选窗口冲突消解过程示意图；

图5是本发明实施例提供的同一中继卫星待选窗口冲突消解过程示意图；

图6是本发明实施例提供的遥感卫星中继接收资源申请系统的结构示意图。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的遥感卫星中继接收资源申请方法的流程图。参见图1，遥感卫星中继接收资源申请方法包括：

S11，确定中继接收资源需求窗口，接收中继卫星空闲窗口，计算遥感卫星与中继卫星间可视窗口。

S12，对中继接收资源需求窗口、中继卫星空闲窗口、可视窗口取交集，形成待选窗口。

S13，针对尚未完成预分配且优先级最高的卫星，依次为其每个需求时段分配待选窗口。

S14，根据前次待选窗口分配结果，对未分配的待选窗口进行冲突消解，更新待选窗口状态；重复执行待选窗口分配及冲突消解的操作，直至完成所有遥感卫星待选窗口分配。

对一种基于卫星优先级的遥感卫星中继接收资源申请方法进一步说明，具体如下：

(1)根据遥感卫星数传要求和中继卫星使用策略，确定中继接收资源需求窗口。假设遥感卫星Ssati对中继接收资源第n个需求时段表示为接收中继卫星管控部门发布实时发布的中继卫星空闲窗口，设中继卫星Rsatj的第m个空闲窗口表示为基于遥感卫星、中继卫星轨道参数，计算遥感卫星与中继卫星间可视窗口，设遥感卫星Ssati与中继卫星Rsatj之间第k个可视窗口表示为

(2)对中继接收资源需求窗口、中继卫星空闲窗口、可视窗口取交集，形成待选窗口(如图2所示)：

如果遥感卫星待选窗口时长小于Δaw_mini，认为时段过短而无法使用，直接删除。

(3)针对尚未完成预分配且优先级最高的卫星，依次为其每个需求时段分配待选窗口(如图3所示)。

如待选窗口时长大于Δaw_maxi，认为超过遥感卫星中继数传终端最长工作时长，造成中继接收资源浪费。对于某一优先级的遥感卫星，针对每个需求时段，首选时长等于Δaw_maxi的时段，将该窗口状态设置为预分配；其次选择时长大于Δaw_maxi的时段，将超出Δaw_maxi部分裁剪，设置该窗口状态为预分配；如待选窗口均小于Δaw_maxi，选择时长最长的弧段，将该窗口状态设置为预分配。

(4)根据前次待选窗口分配结果，对未分配的待选窗口进行冲突消解，更新待选窗口状态。设同一遥感卫星相邻两个中继数传时段的最小时间间隔要求为ΔTmini，同一中继卫星的任务转换时间为ΔTSi。

对于同一遥感卫星的待选窗口，如与预分配窗口时间间隔大于等于ΔTmini，保留该窗口；如与预分配窗口时间间隔小于ΔTmini，对该时段进行剪裁，延后开始时间，如剪裁后的时长大于等于Δaw_mini，对待选窗口进行更新，窗口状态设置为待分配；如裁剪后窗口时长小于Δaw_mini，删除该窗口(如图4所示)。

对于同一中继卫星的待选窗口，如与预分配窗口时间间隔大于等于ΔTSi，保留该窗口；如与预分配窗口时间间隔小于ΔTSi，对该时段进行剪裁，延后开始时间，如剪裁后的时大于等于Δaw_mini，对待选窗口进行更新，窗口状态设置为待分配；如裁剪后窗口时长小于Δaw_mini，删除该窗口(如图5所示)。

循环步骤(3)、(4)，直至完成所有遥感卫星待选窗口分配。

图6示出了遥感卫星中继接收资源申请系统的典型结构。例如，所述遥感卫星中继接收资源申请系统600可以用于充当存储设备等的存储设备。如本文所述，遥感卫星中继接收资源申请系统600可以用于实现遥感卫星中继资源的申请。遥感卫星中继接收资源申请系统600可以在单个节点中实现，或者遥感卫星中继接收资源申请系统600的功能可以在网络中的多个节点中实现。本领域的技术人员应意识到，术语遥感卫星中继接收资源申请系统600包括广泛意义上的设备，图6中示出的遥感卫星中继接收资源申请系统600仅是其中一个示例。包括遥感卫星中继接收资源申请系统600是为了表述清楚，并不旨在将本发明的应用限制为特定的遥感卫星中继接收资源申请实施例或某一类遥感卫星中继接收资源申请系统实施例。本发明所述的至少部分特征/方法可以在网络装置或组件，例如，遥感卫星中继接收资源申请系统600，中实现。例如，本发明中的特征/方法可以采用硬件、固件和/或在硬件上安装运行的软件实现。遥感卫星中继接收资源申请系统600可以是任何通过网络处理，存储和/或转发数据帧的设备，例如，服务器，客户端，数据源等。如图6所示，遥感卫星中继接收资源申请系统600可以包括收发器(Tx/Rx)610，其可以是发射器，接收器，或其组合。Tx/Rx 610可以耦合到多个端口650(例如上行接口和/或下行接口)，用于从其他节点发送和/或接收帧。处理器630可耦合至Tx/Rx 610，以处理帧和/或确定向哪些节点发送帧。处理器630可以包括一个或多个多核处理器和/或存储器设备632，其可以用作数据存储器，缓冲区等。处理器630可以被实现为通用处理器，或者可以是一个或多个专用集成电路(application specific integrated circuit，简称ASIC)和/或数字信号处理器(digitalsignal processor，简称DSP)的一部分。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。