基于观测任务优先级的遥感卫星数传任务规划方法及装置与流程

1.本发明涉及遥感卫星规划技术领域，特别是涉及一种基于观测任务优先级的遥感卫星数传任务规划方法及装置。


背景技术：

2.遥感卫星数传任务规划是在观测任务规划基础上，结合观测任务优先级、观测任务数传需求、接收资源接收能力等要素，对遥感卫星数传任务进行规划。观测任务不同，对应成像时长不同；接收资源不同，对应数传需求也不同。遥感卫星数传任务规划方法，需要重点研究解决有限接收资源条件下，兼顾重要满足高优先观测任务数传需求和全面满足各观测任务数传需求，并尽可能提高各观测任务数传时效性。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种基于观测任务优先级的遥感卫星数传任务规划方法及装置，能够提高各观测任务数传时效性。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于观测任务优先级的遥感卫星数传任务规划方法，所述方法包括：明确各观测任务对各接收资源的数传时长需求；基于数据时效性、可用接收时间和观测时间区间相对关系，针对每一观测任务，筛选满足其使用需求的接收资源；在可用接收资源接收时间区间内，仅晚于观测开始时间的接收时间区间为该任务可用接收时段，在进行数传任务规划前需要精确计算，并作为规划约束使用；在可用接收时段精确计算基础上，根据观测任务与接收资源间的匹配关系，设计规划算法进行各观测任务接收资源选择，完成遥感卫星数传任务规划。
5.在一些实施方式中，明确各观测任务对各接收资源的数传时长需求，包括：明确各个观测任务的观测任务优先级pro
i
、观测时间区间obstime
i
＝[s_obstime
i
,e_obstime
i
]、数据时效性要求timeline
i
，明确各个接收资源的可用接收时间区间restime
j
＝[s_restime
j
,e_restime
j
]、可用接收时间长度δrestime
j
＝e_restime
j
‑
s_restime
j
、数据传输时延δdelaytime
j
，观测任务对接收资源的数传时长要求δt
i,j
。
[0006]
在一些实施方式中，基于数据时效性、可用接收时间和观测时间区间相对关系，针对每一观测任务，筛选满足其使用需求的接收资源，包括：根据任务观测时间、数据时效性要求、接收资源传输时延、数传时长等因素，筛选各观测任务可用的接收资源。
[0007]
在一些实施方式中，根据任务观测时间、数据时效性要求、接收资源传输时延、数传时长等因素，筛选各观测任务可用的接收资源，包括：如接收资源res
j
对应可用接收结束时间e_restime
j
≥s_obstime
i
、可用接收时间长度δrestime
j
≥δt
i,j
、数据时效性e_restime
j
+δdelaytime
j
不晚于timeline
i
，认为res
j
为观测任务obs
i
的可用接收资源。
[0008]
在一些实施方式中，在可用接收资源接收时间区间内，仅晚于观测开始时间的接收时间区间为该任务可用接收时段，在进行数传任务规划前需要精确计算，并作为规划约束使用，包括：针对res
j
，如存在obs
i
∈obs(res
j
)，且s_obstime
i
＜s_restime
j
，则该观测任
务对应可用接收时段为：vw
i,j
＝[s_vw
i,j
,e_vw
i,j
」＝[s_restime
j
,e_restime
j
」；如存在obs
i
∈obs(res
j
)，且s_restime
j
≤s_obstime
i
≤e_restime
j
，对应的可用接收时段为：vw
i,j
＝[s_vw
i,j
,e_vw
i,j
」＝[s_obstime
i
+1,e_restime
j
」。
[0009]
在一些实施方式中，在可用接收时段精确计算基础上，根据观测任务与接收资源间的匹配关系，设计规划算法进行各观测任务接收资源选择，完成遥感卫星数传任务规划，包括：针对obs
i
∈obs(res
j
)
‑
arrobs
‑
unaobs，如按照优先级由低到高，顺序剔除可用观测资源res(obs
i
)规模大于1个的观测任务，按照优先级由低到高，顺序剔除观测资源res(obs
i
)规模为1的观测任务，并存入unaobs＝unaobs+obs
i
；按照观测任务优先级顺序回放观测任务遥感数据，接收开始和结束时间为观测任务obs
i
对应的回放时间区间为[s_rw
i,j
,e_rw
i,j
」；顺序对obs(res1),obs(res2),
…
,obs(res
j
),
…
,obs(res
numr
)按照上述步骤完成分析；针对obs
i
∈unaobs，按照任务优先级由高到低、顺序选择时效性较高的接收资源进行回放任务编排。
[0010]
此外，本发明还提供了一种基于观测任务优先级的遥感卫星数传任务规划装置，所述装置包括：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基于任务优先级的数传任务规划方法。
[0011]
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
[0012]
本发明能够兼顾重要满足高优先观测任务数传需求和全面满足各观测任务数传需求，并尽可能提高各观测任务数传时效性。
附图说明
[0013]
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。
[0014]
图1是本发明实施例提供的基于任务优先级的数传任务规划方法的流程图；
[0015]
图2是本发明实施例提供的基于任务优先级的数传任务规划装置的结构图。
具体实施方式
[0016]
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。
[0017]
本发明所需解决的技术问题在于设计一种基于任务优先级的数传任务规划方法。参见图1，基于任务优先级的数传任务规划方法具体包括以下步骤：
[0018]
s11，计算各观测任务的数传需求。不同观测任务观测时长不同，不同接收资源能力不同，对应的数传时长也不同。数传需求计算明确各观测任务对各接收资源的数传时长需求。
[0019]
s12，可用接收资源筛选。基于数据时效性、可用接收时间和观测时间区间相对关系，针对某一观测任务，筛选满足其使用需求的接收资源。
[0020]
s13，可用接收时段精确计算。在可用接收资源接收时间区间内，仅晚于观测开始时间的接收时间区间为该任务可用接收时段，在进行数传任务规划前需要精确计算，并作为规划约束使用。
[0021]
s14，可用接收资源选择。在可用接收时段精确计算基础上，根据观测任务与接收资源间的匹配关系，设计规划算法进行各观测任务接收资源选择，完成遥感卫星数传任务规划。
[0022]
下面对上述各个步骤进行具体说明：
[0023]
1、计算各观测任务的数传需求
[0024]
设观测任务为obs
i
，对应观测任务优先级为pro
i
，观测时间区间为obstime
i
＝[s_obstime
i
,e_obstime
i
]，数据时效性要求为timeline
i
；接收资源res
j
对应可用接收时间区间为restime
j
＝[s_restime
j
,e_restime
j
]，可用接收时间长度为δrestime
j
＝e_restime
j
‑
s_restime
j
，数据传输时延为δdelaytime
j
；观测任务对接收资源的数传时长要求为δt
i,j
。
[0025]
2、可用接收资源筛选
[0026]
根据任务观测时间、数据时效性要求、接收资源传输时延、数传时长等因素，筛选各观测任务可用的接收资源。
[0027]
如接收资源res
j
对应可用接收结束时间e_restime
j
≥s_obstime
i
、可用接收时间长度δrestime
j
≥δt
i,j
、数据时效性e_restime
j
+δdelaytime
j
不晚于timeline
i
，认为res
j
为观测任务obs
i
的可用接收资源。设观测任务obs
i
可用接收资源集合为res(obs
i
)，接收资源res
j
可接收的观测任务集合为obs(res
j
)。
[0028]
3、可用接收时段精确计算
[0029]
针对res
j
，如存在obs
i
∈obs(res
j
)，且s_obstime
i
＜s_restime
j
，则该观测任务对应可用接收时段为：
[0030]
vw
i,j
＝[s_vw
i,j
,e_vw
i,j
]＝[s_restime
j
,e_restime
j
]
[0031]
如存在obs
i
∈obs(res
j
)，且s_restime
j
≤s_obstime
i
＜e_restime
j
，对应的可用接收时段为：
[0032]
vw
i,j
＝[s_vw
i,j
,e_vw
i,j
]＝[s_obstime
i
+1,e_restime
j
]
[0033]
4、可用接收资源选择
[0034]
根据可用接收资源接收开始时间顺序，依次为obs(res1),obs(res2),
…
,obs(res
j
),
…
,obs(res
numr
)观测任务选择可用接收资源。所有已安排接收资源的观测任务集合为无法安排接收资源的观测任务集合为
[0035]
(1)针对obs
i
∈obs(res
j
)
‑
arrobs
‑
unaobs，如首先按照优先级由低到高，顺序剔除可用观测资源res(obs
i
)规模大于1个的观测任务；其次按照优先级由低到高，顺序剔除观测资源res(obs
i
)规模为1的观测任务，并存入unaobs＝unaobs+obs
i
；否则，转步骤(2)。
[0036]
(2)按照观测任务优先级顺序回放观测任务遥感数据，接收开始和结束时间为观测任务obs
i
对应的回放时间
区间为[s_rw
i,j
,e_rw
i,j
]。
[0037]
1)如存在obs
i
∈obs(res
j
)
‑
arrobs
‑
unaobs，使得s_rw
i,j
＜s_vw
i,j
，定义该观测任务为接收资源res
j
内的锚定观测任务，接收资源res
j
的所有锚定观测任务集合为obs
md
(res
j
)。
[0038]
根据观测任务优先级，依次将锚定观测任务与较低优先级的非锚定观测任务交换回放顺序；如obs
i
∈obs(res
j
)
‑
arrobs
‑
unaobs无法全由接收资源res
j
回放，则首先依次按照优先级由低到高，顺序剔除可用观测资源res(obs
i
)规模大于1个的观测任务；其次按照优先级由低到高，顺序剔除观测资源res(obs
i
)规模为1的观测任务，并存入unaobs＝unaobs+obs
i
；直至完成所有obs
i
∈obs(res1)
‑
arrobs
‑
unaobs遍历分析，obs
i
可由接收资源res1回放，arrobs＝arrobs+obs
i
。取：接收资源res
j
最终接收开始和结束时间为：
[0039]
2)如针对任意obs
i
∈obs(res
j
)
‑
arrobs
‑
unaobs，满足s_rw
i,j
≥s_vw
i,j
，则obs(res
j
)内观测任务均可在res
j
内完成回放，arrobs＝arrobs+obs
i
，接收开始和结束时间为
[0040]
(3)顺序对obs(res1),obs(res2),
…
,obs(res
j
),
…
,obs(res
numr
)按照步骤(1)和(2)完成分析。
[0041]
(4)针对obs
i
∈unaobs，按照任务优先级由高到低、顺序选择时效性较高的接收资源进行回放任务编排。
[0042]
1)如res
j
∈res(obs
i
)且δt
i,j
≤e_restime
j
‑
e_rrtime
j
，则将该观测任务回放编排在该接收资源最后，对应的实际接收开始和结束时间为：[s_rrtime'
j
,e_rrtime'
j
]＝[s_rrtime
j
,e_rrtime
j
+δt
i,j
]。
[0043]
2)如res
j
∈res(obs
i
)且δt
i,j
＞e_restime
j
‑
e_rrtime
j
、δt
i,j
≤e_restime
j
‑
s_restime
j
，则在该接收时间第一个锚定观测任务回放弧段前增加回放观测任务，前序回放任务可前移，紧后回放任务可后移。
[0044]
3)如且δt
i,j
＞e_restime
j
‑
s_restime
j
,则该观测任务无可用接收资源。
[0045]
图2示出了基于任务优先级的数传任务规划装置的结构。参见图2，例如，所述基于任务优先级的数传任务规划装置200可以用于充当遥感卫星成像系统中的数传任务规划主机。如本文所述，基于任务优先级的数传任务规划装置200可以用于在遥感卫星成像系统中实现对数传任务的规划功能。基于任务优先级的数传任务规划装置200可以在单个节点中实现，或者基于任务优先级的数传任务规划装置200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，术语基于任务优先级的数传任务规划装置包括广泛意义上的设备，图2中示出的基于任务优先级的数传任务规划装置200仅是其中一个示例。包括基于任务优先级的数传任务规划装置200是为了表述清楚，并不旨在将本发明的应用限制为特定的基于任务优先级的数传任务规划装置实施例或某一类基于任务优先级的数传任
务规划装置实施例。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，基于任务优先级的数传任务规划装置200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。基于任务优先级的数传任务规划装置200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2所示，基于任务优先级的数传任务规划装置200可以包括收发器(tx/rx)210，其可以是发射器，接收器，或其组合。tx/rx 210可以耦合到多个端口250(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230可耦合至tx/rx 210，以处理帧和/或确定向哪些节点发送帧。处理器230可以包括一个或多个多核处理器和/或存储器设备232，其可以用作数据存储器，缓冲区等。处理器230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(digital signal processor，简称dsp)的一部分。
[0046]
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。