一种卫星地面站资源虚拟化封装和调度方法和系统与流程

本技术涉及卫星测控、低轨卫星、资源调度的，特别是一种卫星地面站资源虚拟化封装和调度方法和系统。

背景技术：

1、低轨卫星与星座是当前的一大热门发展领域，低轨星座不同于高轨同步轨道卫星，其特点在于轨道位置较低，，低轨卫星均有自己的轨道面与独特的转动周期，每天可以过境同一地面站多次，也可能过境多个不同站点。因此，在执行卫星跟踪任务过程中，如何在地面站资源有限的条件下实现资源利用最大化、最优化以及自动化，是一个需要探索解决的难题。经研究调查，当前系统部分需要人工介入才可以完成整个任务流程，而其余部分系统采用自上而下的、需要有任务请求驱使的资源调度策略，此种策略将在一定程度上固定卫星与地面站的匹配关系，无法实现地面资源的最大化和最优化使用，同时需要较多站点资源的支撑，投入相对较大，存在一定弊端。

技术实现思路

1、本技术提供一种卫星地面站资源虚拟化封装和调度方法和系统，解决了卫星地面资源无法最大化和最优化使用，以及任务流程无法完全去人工化的问题。

2、第一方面，提供了一种卫星地面站资源虚拟化封装和调度方法，包括：

3、由卫星测控系统接收到卫星的遥测数据，并提取其中的卫星轨道数据信息，将其发送给定轨解算系统；

4、定轨解算系统根据轨道数据、自有地面站位置信息、天线跟踪能力，计算出未来每颗卫星对于每个站点的过境时间段，以及每副地面天线跟踪时间段的方位角、俯仰角数据，并将此数据汇总发送给资源调度系统；

5、资源调度分系统在接收到定轨解算系统发送的数据后，根据提前预置的优先级类型，规划出任务弧段表，其中包含未来各站天线跟踪卫星的圈次计划；资源调度分系统根据任务弧段表，将设备配置命令下发给对应的设备站级监控系统，以完成设备参数配置；

6、各站天线根据资源调度分系统的配置，完成对卫星指定圈次的实时跟踪，并收取卫星遥测数据。

7、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述自有地面站位置信息包括经度、纬度、高度；所述天线跟踪能力包括天线转动范围、转动速度、频段。

8、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述优先级类型包括以下至少一项：天线利用率优先、卫星优先、任务优先和特殊指定需求。

9、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线利用率优先的优先级排列依据包括以下至少一项：天线类型、方位转动范围、俯仰转动范围、极化转动范围、天线转动速率、天线口径、上行频率范围、下行频率范围、接收增益范围、输出功率范围、收发带宽、所属站址。

10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述根据提前预置的优先级类型，规划出任务弧段表，包括：

11、查询天线的所有可见弧段；

12、根据天线的弧段顺序，结合卫星优先级逐个弧段编排，已编排的弧段在实时内存表内删除，卫星表内计划圈次-1，将编排结果插入任务弧段表，将天线资源与时段插入天线资源占用表；

13、查询剩余弧段内跟踪弧段最多的天线，如果有剩余弧段，则重复上述步骤；如无剩余弧段，则结束编排，形成完整任务弧段表。

14、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述卫星优先的优先级排列依据包括以下至少一项：卫星寿命、卫星承担任务量、卫星承担任务重要等级。

15、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述根据提前预置的优先级类型，规划出任务弧段表，包括：

16、为每颗卫星数字优先级，跟踪圈次；

17、以最高优先级卫星开始，查询所有可见弧段；

18、依次为每个可见弧段安排可用天线资源，直至满足跟踪圈次要求；

19、完成一颗卫星的排列，并将已编排的天线资源时间段记录；

20、开始下一优先级卫星的天线资源编排，直至所有卫星完成编排，形成完整任务弧段表。

21、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述优先级类型为任务优先，所述根据提前预置的优先级类型，规划出任务弧段表，包括：

22、识别卫星、任务时间段；

23、查询判断当前的任务计划表内是否有该卫星该时段的跟踪计划；

24、将此任务计划表的信息作为初始必要条件，进行任务重编排，形成完整任务弧段表。

25、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述特殊指定需求用于进行人工介入调整，包括：

26、暂停当前的任务队列，除正在执行的任务和进入任务准备阶段的任务，其余任务均被暂停；

27、对任务队列进行人工调整，包括人工增加一个某副天线在某个空白时段针对某卫星的跟踪任务，或者手动修改某个已规划好的跟踪任务，修改其跟踪时段或跟踪卫星；

28、在需要修改天线利用率、卫星的优先级规则时，先进行手动手改，并在完成修改后出发任务队列的重新编排机制；

29、完成全部改动并确认无误后，取消暂停结束流程。

30、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述完成设备参数配置，包括：

31、将卫星信息、地面站信息、天线和链路设备信息及其链路规划策略，参数配置数据提前预置，并在任务开始执行前进行自动匹配，为待执行任务天线生成出一条最优链路，并将设备配置命令下发给对应的设备站级监控系统，以完成设备参数配置，同时将卫星跟踪引导数据发给天线控制器。

32、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述最优链路通过已排序的可用设备数据信息表示，包括卫星id、链路编号、基带ip、基带端口号、基带板卡、遥控遥测标志位、模式标志位、链路通断标志位、遥控指令id和强制模式，其中，链路编号内容包括：保留位、天线标识、在线低噪放、在线下变频器、在线上变频器、在线功放、发射极化、接收极化和站址编号。

33、第二方面，提供了一种卫星地面站资源虚拟化封装和调度系统，所述系统包括：

34、自动调度算法模块，用于在接收到定轨解算系统发送的数据后，根据提前预置的优先级类型，规划出任务弧段表，其中包含未来各站天线跟踪卫星的圈次计划，所述定轨解算系统发送的数据是根据轨道数据、自有地面站位置信息、天线跟踪能力，计算出未来每颗卫星对于每个站点的过境时间段，以及每副地面天线跟踪时间段的方位角、俯仰角数据，所述卫星轨道数据信息由卫星测控系统从接收到卫星的遥测数据提取得到；

35、资源虚拟化封装模块，用于根据任务弧段表，将设备配置命令下发给对应的设备站级监控系统，以完成设备参数配置。

36、与现有技术相比，本技术提供的方案至少包括以下有益技术效果：

37、(1)本发明通过平台化的系统结构特征，达到的效果为，可以形成低轨卫星任务管理的全流程自动化闭环。

38、(2)本发明通过自动调度算法模块特征，达到的效果为，可以实现多种类型策略、自动化的任务编排，同时实现地面资源的最大化和最优化使用。

39、(3)本发明通过资源虚拟化封装模块特征，达到的效果为，实现地面设备的自动化、快速化配置。