CN105630582A - 卫星地面站接收资源冲突处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星地面站接收资源冲突处理方法和系统，该方法包括：根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表；按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表；按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。该方案通过设定的天线设备和记录设备的优先级和设备资源冲突检测的方式，实现了资源分配和优先级策略的结合，将优先级策略应用到多接收天线和多记录设备的卫星地面系统，使得多天线和多记录设备的卫星地面系统可以同时执行多个卫星数据接收任务，提高了卫星数据接收能力和效率。

Description

卫星地面站接收资源冲突处理方法及系统

技术领域

本发明属于卫星计划调度技术领域，尤其是涉及一种卫星地面站接收资源冲突处理方法及系统。

背景技术

卫星地面站主要包括天伺馈分系统、信道分系统、记录分系统、监控分系统、传输分系统以及技术支持分系统等。在卫星接收数据过程中，需要上述各个分系统共同协作，完成卫星捕获，卫星数据的接收、记录和传输等任务。

在卫星地面系统中一般由运控系统中根据地面站资源制定接收计划，并且制定接收天线和记录设备，但部分卫星地面系统中运控系统功能简单或者缺失，需要在卫星接收站内部自主完成资源冲突检测和消解。目前卫星数量不断增长，与之而来的是接收任务的成倍增加，不同卫星的过境时间不可避免地会出现重叠，由于卫星地面站接收资源的不可共享性，任务间的冲突概率也越来越高。

卫星地面站接收资源的冲突主要包括两种：时间冲突和设备资源冲突。时间冲突指两个相邻的任务时间上重叠或其间隔小于设定的值，这种情况下，由于地面接收设备无法实现同时接收两颗卫星的数据，导致任务冲突。设备资源冲突指在没有地面接收设备空闲的情况下收到接收任务，由于地面接收设备的不可共享性，导致任务不能被执行。因此，如何在充分利用已有地面站接收资源的前提下最大限度地提升数据接收能力，成为最重要的问题。

在计划调度领域中，解决冲突常用的策略主要有等待时间最短策略、先来先服务策略、任务优先级策略等。等待时间最短策略指当两个任务A和B发生冲突时，若T(A)<T(B)，则先调度A执行，其中，T(A)指让A先执行需等待的时间，T(B)指让B先执行需等待的时间。先来先服务策略指任务A和B按照到达的先后顺序依次执行。任务优先级策略指按照某种规则为任务设定优先级，按照优先级的高低依次调度任务执行。

结合卫星地面站中的数据接收的实时性要求和地面接收设备的不可共享性，等待时间最短策略和先来先服务策略均无法适用，任务优先级策略只可适用到单天线单记录的系统中，无法直接应用到多接收天线多记录设备的卫星地面系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种卫星地面站接收资源冲突处理方法及系统，以解决现有技术中由于地面接收设备的不可共享性导致无法实现同时接收两颗卫星的数据的问题，使多天线多记录设备的卫星地面系统可以同时执行多个卫星数据接收任务，提高数据接收能力。

本发明提供的卫星地面站接收资源冲突处理方法，包括：

根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表；

按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；

将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；

根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表；

按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；

将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。

较佳的，所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，还包括：

当不存在空闲天线时，拒绝所述任务。

较佳的，所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，还包括：

当不存在空闲记录设备时，拒绝所述任务。

较佳的，所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，还包括：

预先设置天线优先级列表、天线任务列表、记录设备优先级列表以及记录设备任务列表。

较佳的，所述依序查找空闲天线包括：

判断当前天线的任务列表是否为空；

如果是，设定当前天线为空闲天线并结束查找，否则，判断当前天线的任务列表中所有任务的时间是否和所述任务无时间冲突；

如果是，设定当前天线为空闲天线并结束查找，否则，依序判断所述天线优先级列表的下一个天线是否为空闲天线，当不存在下一个天线时，确定不存在空闲天线。

较佳的，所述依序查找空闲记录设备包括：

判断当前记录设备的任务列表是否为空；

如果是，设定当前记录设备为空闲记录设备并结束查找，否则，判断当前记录设备的任务列表中所有任务的时间是否和所述任务无时间冲突；

如果是，设定当前记录设备为空闲记录设备并结束查找，否则，依序判断记录设备优先级列表的下一个记录设备是否为空闲记录设备，当不存在下一个记录设备时，确定不存在空闲记录设备。

较佳的，所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，还包括：

预先设置冲突任务列表；

当天线数量至少为两个且记录设备数量至少为两个时，且当前不存在空闲天线和空闲记录设备时，依序判断所述冲突任务列表中的任务使用的天线和记录设备是否存在备份；

如果是，则释放所述天线和记录设备并接收所述任务，否则，拒绝所述任务。

较佳的，所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，还包括：

遍历冲突任务列表，将每个冲突任务与所述任务的优先级进行比较；

将所述任务按照优先级升序插入所述冲突任务列表；

若所述任务优先级最低，则拒绝所述任务。

较佳的，所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，还包括：

当前不存在空闲天线，存在空闲记录设备时，判断所述冲突任务列表中的任务使用的天线是否存在备份；

如果是，则释放所述天线并接收所述任务，否则，拒绝所述任务；

当前不存在空闲记录设备，存在空闲天线时，判断所述冲突任务列表中的任务使用的记录设备是否存在备份；

如果是，则释放所述记录设备并接收所述任务，否则，拒绝所述任务。

相应于上述方法，本发明还提供了一种卫星地面站接收资源冲突处理系统，包括：

天线查找模块，用于根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表，并按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；

天线任务处理模块，用于将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；

记录设备查找模块，用于根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表，并按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；

记录设备任务处理模块，用于将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

相比较于现有技术，本发明提供的技术方案通过设定的天线设备和记录设备的优先级和设备资源冲突检测的方式，实现了资源分配和优先级策略的结合，将优先级策略应用到多接收天线和多记录设备的卫星地面系统，使得多天线和多记录设备的卫星地面系统可以同时执行多个卫星数据接收任务，提高了卫星数据接收能力和效率，能够有效的发挥卫星地面接收系统的效能。

同时，本发明的技术方案根据时间冲突和设备冲突的原则对冲突进行定位，冲突发生时通过为设备设置备份和优先级的方式实现多套接收设备按需分配以缓解冲突，并在冲突无法缓解的情况下通过任务优先级的方式淘汰低优先级的任务，保证重要任务的执行。该技术方案实现了多套接收设备资源按照任务量的多少弹性地分配，并且在冲突发生时按优先级策略对接收设备和任务进行重组，有效提高了资源利用率和任务命中率。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的卫星地面站接收资源冲突处理方法流程图；

图2是本发明实施例一提供的查找空闲天线流程示意图；

图3是本发明实施例一提供的查找空闲记录设备流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的卫星地面站接收资源冲突处理方法流程图；

图5是本发明实施例三提供的卫星地面站接收资源冲突处理系统框架图。

具体实施方式

本发明实施例主要提供了一种卫星地面站接收资源冲突处理方法及系统，以解决现有技术中由于地面接收设备的不可共享性导致无法实现同时接收两颗卫星的数据的问题，使多天线和多记录设备的卫星地面系统可以同时接收多颗卫星数据，提高数据接收能力。

参见图1所示的流程图，本实施例提供的卫星地面站接收资源冲突处理方法，主要包括以下步骤：

步骤S101，根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表；

步骤S102，按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；

步骤S103，将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；

步骤S104，根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表；

步骤S105，按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；

步骤S106，将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。

在上述步骤S102中，当不存在空闲天线时，拒绝所述任务。

在上述步骤S104中，当不存在空闲记录设备时，拒绝所述任务。

在所述步骤S101之前，根据设定，可以预先设置天线优先级列表、天线任务列表、记录设备优先级列表以及记录设备任务列表。

在所述步骤S102中，参见图2所示的流程示意图，所述依序查找空闲天线包括：

判断当前天线的任务列表是否为空；

如果是，设定当前天线为空闲天线并结束查找，否则，判断当前天线的任务列表中所有任务的时间是否和所述任务无时间冲突；

如果是，设定当前天线为空闲天线并结束查找，否则，依序判断所述天线优先级列表的下一个天线是否为空闲天线，当不存在下一个天线时，确定不存在空闲天线。

上述步骤S101和步骤S102中，地面站接收前端设备以接收天线为代表，按照所述天线优先级列表中的先后顺序对各前端设备任务列表进行遍历，若当前前端设备没有任务，则为其选择前端宏配置；若已经为当前前端设备分配接收任务，再遍历优先级较低的前端设备任务列表，直到找到空闲的前端设备为止，否则拒绝所述任务。通过上述方案为新到达的任务分配到卫星地面系统多前端设备中空闲的前端设备。

上述步骤S105中，参见图3所示的流程示意图，所述依序查找空闲记录设备包括：

判断当前记录设备的任务列表是否为空；

如果是，设定当前记录设备为空闲记录设备并结束查找，否则，判断当前记录设备的任务列表中所有任务的时间是否和所述任务无时间冲突；

如果是，设定当前记录设备为空闲记录设备并结束查找，否则，依序判断记录设备优先级列表的下一个记录设备是否为空闲记录设备，当不存在下一个记录设备时，确定不存在空闲记录设备。

上述步骤S104和步骤S105中，地面站接收后端设备以记录设备为代表，同样为每个系列卫星设置后端设备优先级。新任务由合适的空闲天线接收后，根据该任务中包含的卫星号查找相应的后端设备(记录设备)优先级列表，再根据时间冲突策略筛选该时间段内空闲的后端设备，根据任务中包含的卫星和任务类型查找符合条件的后端宏列表，从默认宏配置开始对列表进行遍历，若默认宏配置被占用，则按照后端设备优先级依次遍历，直到找到空闲的后端设备为止，否则拒绝所述任务。通过上述方案为新到达的任务分配到卫星地面系统多后端设备中空闲的后端设备。

本实施例提供的上述技术方案中，通过设定的天线设备和记录设备的优先级和设备资源冲突检测的方式，实现了资源分配和优先级策略的结合，将优先级策略应用到多接收天线和多记录设备的卫星地面系统，使得多天线和多记录设备的卫星地面系统可以同时执行多个卫星数据接收任务，提高了卫星数据接收能力和效率，能够有效的发挥卫星地面接收系统的效能。

此外，在本实施例中，为了保证新接收到的重要任务在地面接收资源紧张的情况下也能够被及时执行，还可以将任务按类型不同设定优先级级别，在所有接收设备均被占用，按照优先级先后顺序对任务进行筛选，将优先级低的任务淘汰，空闲出的接收设备用来接收高级别的新任务。其具体优先级淘汰机制实现方案如下：

在所述卫星地面站接收资源冲突处理方法还包括以下步骤：

预先设置冲突任务列表；

遍历冲突任务列表，将每个冲突任务与所述任务的优先级进行比较；

将所述任务按照优先级升序插入所述冲突任务列表；

若所述任务优先级最低，则拒绝所述任务。

上述步骤中，所述的任务为步骤S102和步骤S105中，不存在空闲的天线或不存在空闲的接收设备时，拒绝接收的所示任务。

通过上述步骤，完成了对任务优先级的排序，得到了一个优先级升序排列的冲突任务列表。当然形成所述冲突任务列表可以由多种方式，如由人工按照需求紧迫程度排序。本实施例不以此为限制。

在得到冲突任务列表之后，从其中从第一个优先级最低的任务开始，遍历该冲突任务列表，若该任务使用的设备可以用来接收新任务，则取消低优先级的任务，并将该设备分配给新任务。

具体的步骤如下：

当天线数量至少为两个且记录设备数量至少为两个时，且当前不存在空闲天线和空闲记录设备时，依序判断所述冲突任务列表中的任务使用的天线和记录设备是否存在备份；

如果是，则释放所述天线和/或记录设备并接收所述任务，否则，拒绝所述任务。

相比较于现有技术，本发明实施例提供的技术方案在任务优先级策略基础上有效的结合了设备优先级方案，实现了一种各种地面资源弹性分配和冲突消解的效果。

该技术方案根据时间冲突和设备冲突的原则对冲突进行定位，冲突发生时通过为设备设置备份和优先级的方式实现多套接收设备按需分配以缓解冲突，并在冲突无法缓解的情况下通过任务优先级的方式淘汰低优先级的任务，保证重要任务的执行。该技术方案实现了多套接收设备资源按照任务量的多少弹性地分配，并且在冲突发生时按优先级策略对接收设备和任务进行重组，有效提高了资源利用率和任务命中率，最大化的提高数据接收能力和接收效率，能够有效的发挥地面接收系统的效能。

实施例二：

相应于实施例一提供的方法，本实施例结合具体的应用场景，以天线作为卫星地面站接收前端设备的代表，以记录设备作为卫星地面站接收后端设备的代表，提供了最佳的一种卫星地面站接收资源冲突处理方法实施例。参见图4所述的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤一、初始化当期的卫星地面系统状态，天线数量为M，记录设备数量为N。预先为每个卫星设置天线优先级Acu＝{Acu₁,Acu₂,...,Acu_M}，每个天线设置任务列表TaskAcu_i＝{TaskAcu₁,TaskAcu₂,...,TaskAcu_p}，每个记录设备设置优先级Record＝{Record₁,Record₂,...,Record_N}，每个记录设备设置任务列表TaskRec_i＝{TaskRec₁,TaskRec₂,...,TaskRec_q}，并预先设置冲突的任务列表Task_Conflict。

步骤二、新任务task到达后，是否获取天线设备资源task_acu＝0，是否获取记录设备资源task_rec＝0，根据新任务task中包含的卫星号查找相应的天线优先级列表Acu；

步骤三、遍历Acu，获取Acu_i，查找其对应的任务列表TaskAcu_i；

步骤四、如果大小为空或者TaskAcu_i中的所有任务时间均和task无时间冲突，说明在新任务task所属的时间断内尚无任务分配给Acu_i，则将task加入到中，表明新任务task可以用对应的天线设备Acu_i来接收，设置task_acu＝1，转入步骤六；

步骤五、如果遍历Acu后，大小不为空并且中存在任务task_p时间和新任务task时间冲突，则说明无空闲天线，将冲突任务task_p加入Task_Conflic，task_acu＝0，新任务task被拒绝；

步骤六、根据新任务task中包含的卫星号查找相应的记录设备优先级列表Record；

步骤七、遍历Record，获取Record_i，查找其对应的任务列表TaskRec_i；

步骤八、如果Record_i大小为空或者Record_i中的所有任务时间均和task无时间冲突，说明在新任务task所属的时间断内，尚无任务分配给记录设备Record_i，则将task加入到TaskRec_i中，表明新任务task可以用TaskRec_i的对应的记录设备Record_i来接收，设置task_rec＝1。新任务task被成功接收。

步骤九、如果遍历Acu后，TaskRec_i大小不为空并且TaskRec_i中存在任务task_q时间和task时间冲突，则说明暂无天线设备空闲，将冲突任务task_q加入Task_Conflic，设置task_rec＝0，新任务task被拒绝。

上述步骤中，还可以为任务按类型不同设定优先级级别，在天线和记录设备均被占用时，按照优先级先后顺序对任务进行筛选，将优先级低的任务淘汰，空闲出的天线和记录设备用来接收高级别的任务。优先级淘汰机制方法如下：

遍历冲突任务列表Task_Conflict，将每个冲突任务与新任务task的优先级进行比较；从中选择优先级较低的任务，将这些低优先级的任务按照插入算法进行排序，形成按优先级升序的冲突列表Task_Conflict，若新任务优先级为最低，则拒收该任务。

从第一个开始，遍历该冲突任务列表Task_Conflict，若该冲突任务使用的设备可以用来接收新任务task，则取消低优先级的冲突任务，并将该设备分配给新任务task。因此，所述步骤九之后，还可以包括以下步骤：

步骤十、在task_acu和task_rec均为0时。如果M≥2，同时N≥2，遍历Task_Conflict中的冲突任务task_con；

步骤十一、获取任务task_con使用的Acu和Record，判断是否存在备份；

步骤十二、如果task_acu＝0，task_rec＝0，且Acu和Record均存在备份，则将备份设备释放，并设置task_acu＝1，task_rec＝1，新任务task可以使用此天线设备和记录设备，新任务task被成功接收，如果Acu和Record不均存在备份，则新任务task被拒绝；

步骤十三、如果task_acu＝0，task_rec＝1，且Acu存在备份，则将备份天线设备释放，设置task_acu＝1，新任务task可以使用此天线设备，新任务task被成功接收；如果Acu不存在备份，则新任务task被拒绝；

步骤十四、如果task_acu＝1，task_rec＝0，且Record均存在备份，则将备份记录设备释放，设置task_rec＝1，新任务task可以使用此记录设备，任务被成功接收；如果Record不存在备份，则新任务task被拒绝。

相比较于现有技术，本实施例提供的技术方案在任务优先级策略基础上有效的结合了设备优先级方案，实现了一种各种地面资源弹性分配和冲突消解的效果。

该技术方案根据时间冲突和设备冲突的原则对冲突进行定位，冲突发生时通过为设备设置备份和优先级的方式实现多套接收设备按需分配以缓解冲突，并在冲突无法缓解的情况下通过任务优先级的方式淘汰低优先级的任务，保证重要任务的执行。该技术方案实现了多套接收设备资源按照任务量的多少弹性地分配，并且在冲突发生时按优先级策略对接收设备和任务进行重组，有效提高了资源利用率和任务命中率，最大化的提高数据接收能力和接收效率，能够有效的发挥地面接收系统的效能。

实施例三：

相应于上述实施例一和二提供的卫星地面站接收资源冲突处理方法，本实施例提供了一种卫星地面站接收资源冲突处理系统，参见图5所示的系统框架图，该系统至少包括：

天线查找模块501，用于根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表，并按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；

天线任务处理模块502，用于将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；

记录设备查找模块503，用于根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表，并按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；

记录设备任务处理模块504，用于将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。

本实施例是针对上述方法实施例提供的装置实施例，其类同之处相互参见即可，如在系统中通过功能模块的设置，实现按照任务的优先级淘汰低级别任务，以空闲出接收设备用来接收高级别的新任务等功能，在此不再赘述。

本实施例提供的卫星地面站接收资源冲突处理系统，通过设定的天线设备和记录设备的优先级和设备资源冲突检测的方式，实现了资源分配和优先级策略的结合，将优先级策略应用到多接收天线和多记录设备的卫星地面系统，使得多天线和多记录设备的卫星地面系统可以同时执行多个卫星数据接收任务，提高了卫星数据接收能力和效率，能够有效的发挥卫星地面接收系统的效能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，包括：

根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表；

按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；

将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；

根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表；

按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；

将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。

2.根据权利要求1所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，还包括：

当不存在空闲天线时，拒绝所述任务。

3.根据权利要求1所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，还包括：

当不存在空闲记录设备时，拒绝所述任务。

4.根据权利要求1所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，还包括：

预先设置天线优先级列表、天线任务列表、记录设备优先级列表以及记录设备任务列表。

5.根据权利要求4所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，所述依序查找空闲天线包括：

判断当前天线的任务列表是否为空；

如果是，设定当前天线为空闲天线并结束查找，否则，判断当前天线的任务列表中所有任务的时间是否和所述任务无时间冲突；

如果是，设定当前天线为空闲天线并结束查找，否则，依序判断所述天线优先级列表的下一个天线是否为空闲天线，当不存在下一个天线时，确定不存在空闲天线。

6.根据权利要求4或5所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，所述依序查找空闲记录设备包括：

判断当前记录设备的任务列表是否为空；

如果是，设定当前记录设备为空闲记录设备并结束查找，否则，判断当前记录设备的任务列表中所有任务的时间是否和所述任务无时间冲突；

如果是，设定当前记录设备为空闲记录设备并结束查找，否则，依序判断记录设备优先级列表的下一个记录设备是否为空闲记录设备，当不存在下一个记录设备时，确定不存在空闲记录设备。

7.根据权利要求1所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，还包括：

预先设置冲突任务列表；

当天线数量至少为两个且记录设备数量至少为两个时，且当前不存在空闲天线和空闲记录设备时，依序判断所述冲突任务列表中的任务使用的天线和记录设备是否存在备份；

如果是，则释放所述天线和记录设备并接收所述任务，否则，拒绝所述任务。

8.根据权利要求7所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，还包括：

遍历冲突任务列表，将每个冲突任务与所述任务的优先级进行比较；

将所述任务按照优先级升序插入所述冲突任务列表；

若所述任务优先级最低，则拒绝所述任务。

9.根据权利要求7所述的卫星地面站接收资源冲突处理方法，其特征在于，还包括：

当前不存在空闲天线，存在空闲记录设备时，判断所述冲突任务列表中的任务使用的天线是否存在备份；

如果是，则释放所述天线并接收所述任务，否则，拒绝所述任务；

当前不存在空闲记录设备，存在空闲天线时，判断所述冲突任务列表中的任务使用的记录设备是否存在备份；

如果是，则释放所述记录设备并接收所述任务，否则，拒绝所述任务。

10.一种卫星地面站接收资源冲突处理系统，其特征在于，包括：

天线查找模块，用于根据任务中包含的卫星号查找对应的天线优先级列表，并按照所述天线优先级列表依序查找空闲天线；

天线任务处理模块，用于将所述任务加入所述空闲天线的任务列表；

记录设备查找模块，用于根据所述任务中包含的卫星号查找对应的记录设备优先级列表，并按照所述记录设备优先级列表依序查找空闲记录设备；

记录设备任务处理模块，用于将所述任务加入所述空闲记录设备的任务列表。