本发明涉及卫星地面站资源管理，特别是指一种多约束条件下地面站设备资源动态调度方法。
背景技术：
1、当前卫星地面站资源调度面临以下技术瓶颈：
2、(1)高动态资源竞争：低轨卫星过顶时间窗口短(通常3-15分钟)，多任务重叠时传统启发式算法难以在10秒级响应时间内完成可行解搜索；
3、(2)多维度约束耦合：天线方位角偏移累计误差、极化角匹配误差、链路频段偏移容限等约束存在非线性耦合；
4、(3)实时优化能力不足：现有方法在并发任务场景下收敛时间超过30秒，无法满足动态任务插入需求；
5、(4)控制指令精度不足：传统调度方案的天线指向角编码精度低，导致高频段通信链路建立失败率高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出一种多约束条件下地面站设备资源动态调度方法。该方法可实现多约束条件下(包括天线方位角偏移容限、极化匹配度、链路频段干扰阈值等)的动态资源调度。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种多约束条件下地面站设备资源动态调度方法，包括以下步骤；
4、步骤1，获取卫星任务请求集合及地面站设备参数，所述设备参数包括天线伺服范围、极化方式、链路设备频段及带宽容量；
5、步骤2，基于所述卫星任务请求集合和地面站设备参数，建立资源调度模型，将卫星任务时间窗口映射为无向图节点，并根据时间窗口重叠率及设备参数约束构建任务节点间的冲突边连接关系，其中所述设备参数约束包括天线伺服范围、极化方式与链路频段兼容性；
6、步骤3，根据所述无向图中构建的边连接关系，计算任务冲突度矩阵，其中仅对存在边连接的任务对计算冲突度值，矩阵元素根据对应任务对的时间窗口重叠率和设备资源竞争率计算得到；
7、步骤4，基于所述任务冲突度矩阵，通过优先级队列排序任务执行顺序，并采用匹配性评估函数筛选可行设备组合，生成初始调度方案；
8、步骤5，对所述初始调度方案执行冲突消解优化，动态调整天线极化角偏差补偿值及链路频段偏移量，迭代更新调度方案直至满足预设的设备利用率阈值；
9、步骤6，将优化后的调度方案转换为包含天线指向参数、链路配置参数及任务时间序列的控制指令集并输出执行，完成多约束条件下地面站设备资源动态调度。
10、进一步地，步骤2中建立资源调度模型的具体方式为：
11、将卫星任务可见时间窗口离散化为5-15秒粒度的时间槽序列；
12、定义天线资源约束为其中xik为第i个天线在第k时间槽的任务分配状态，若分配任务则值为1，否则值为0，θik为第i个天线在第k时间槽的方位角偏移量,为第i个天线的最大允许方位角偏移量总和；
13、设置链路设备约束满足其中yjk为第j个链路设备在第k时间槽的任务分配状态，若分配任务则值为1，否则值为0，bj为第j个链路设备的带宽容量，δfj为第j个链路设备的频率偏移容限，γk为链路在第k时间槽的干扰阈值。
14、进一步地，步骤3中计算任务冲突度矩阵的具体方式为：
15、针对存在边连接关系的任务对计算时间窗口重叠率toverlap(p,q)：
16、
17、计算设备资源竞争率roverlap(p,q)：
18、
19、其中d为设备资源需求量，下角标r为资源类型的索引，下角标p，q指代不同的任务，n为资源类型的总类别数；
20、采用归一化加权公式计算边权重：
21、wpq＝α(t)·toverlap+(1-α(t))·roverlap；
22、其中α(t)为随时间窗口剩余时长δt变化的衰减系数：
23、
24、t0为衰减函数的时间偏移基准值，t为当前调度时间点，即动态调度过程中的实时时间变量；当两个任务的时间窗口重叠率toverlap(p,q)超过20％时，调整t0的值，使α(t)的值大于toverlap(p,q)小于20％时α(t)的值。
25、进一步地，步骤4中通过优先级队列排序任务执行顺序的具体方式为：
26、计算任务优先级priority：
27、
28、其中，δt为剩余时间窗口，c为设备需求复杂度，s为sigmoid函数的斜率系数，λ为复杂度权重系数，根据卫星任务的服务等级协议划分四级复杂度权重系数：紧急遥测任务＞控制指令任务＞数传任务＞维护任务。
29、进一步地，步骤4中采用匹配性评估函数筛选可行设备组合，生成初始调度方案的具体方式为：
30、计算极化匹配度指标m1：
31、
32、其中φtask为任务需求的极化角，φant为天线当前极化角；
33、计算频率适配度m2：
34、
35、σ为频段容差参数，ftask为卫星任务需求中指定的中心频率，flink为链路设备配置的中心频率；
36、计算设备负载均衡度b：
37、
38、ul为天线或链路设备l的利用率，为设备平均利用率；l为天线及链路设备总数；
39、构建匹配性评估函数：
40、s＝w1·m1+w2·m2+w3·b；
41、筛选满足约束条件：
42、
43、并取综合评分s前y位的设备组合为可行解，得到初始调度方案；可根据任务类型和设备状态动态设定w1、w2、w3；w1+w2+w3＝1。
44、进一步地，步骤5的具体方式为：
45、步骤501，计算冲突任务数量：
46、
47、其中，i(·)为指示函数，条件满足时取1，否则取0；e表示卫星任务请求集合；
48、步骤502，当冲突任务数量小于设备资源数的50％时，执行禁忌搜索；
49、当冲突任务数量超过设备资源数的50％时，触发禁忌搜索至模拟退火的切换；
50、步骤503，当频段干扰接近阈值时，从模拟退火切换至禁忌搜索；
51、当极化角调整陷入停滞时，从禁忌搜索切换至模拟退火；
52、步骤504，计算代价函数：
53、
54、α和β为冲突代价与设备利用率间的权重系数，满足α+β＝1；
55、步骤505，当连续三次迭代过程中的cost变换率＜1％时，触发早停机制，执行步骤506；否则返回执行步骤501；
56、步骤506，判断此时是否满足预设的设备利用率阈值，若满足，则执行步骤6，否则返回执行步骤501。
57、进一步地，步骤502中禁忌搜索采用以下步骤进行动态调整：
58、天线极化角补偿值计算：
59、
60、其中δt为时间偏差，vφ为天线转速，rant为天线口径；
61、模拟退火采用以下步骤进行动态调整：
62、链路频段偏移量计算：
63、
64、其中f0为中心频率，pt/pr为收发功率比。
65、进一步地，步骤503中当频段干扰接近阈值时，从模拟退火切换至禁忌搜索，即符合下述条件：
66、
67、当极化角调整陷入停滞时，从禁忌搜索切换至模拟退火，即时间变化但极化角不动。
68、进一步地，步骤6的具体方式为：
69、将天线指向参数编码为axie标准指令格式，包含方位角、俯仰角、极化角的16位精度浮点数；
70、链路配置参数采用scpi命令规范，包含中心频率、带宽、调制方式的键值对组合；
71、任务时间序列以ieee 1588精确时间协议同步，时间戳精度达到±100ns。
72、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比的有益效果在于：
73、(1)调度效率提升：通过任务冲突度矩阵与混合优化算法，在多任务场景下收敛时间有效缩短。
74、(2)资源利用率优化：设备平均利用率提高，极化匹配误差减少。
75、(3)动态适应性增强：支持任务动态插入与设备故障重调度，方案更新延迟减少。
76、(4)控制精度突破：天线指向角控制误差减少，链路频段偏移补偿精度提高。