CN109960268B - 面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法及系统，属于空间技术领域。本发明通过下述技术方案实现：对遥感卫星接收所需的全部参数进行重构，抽象出一套遥感卫星接收参数模板；根据遥感卫星接收任务特点，将接收站内设备按链路进行划分，完成设备资源与遥感接收任务的自动匹配；将链路各级设备划分为不同的种类，针对每类设备构建驱动接口，以添加驱动的方式完成设备的灵活热插拔。

Description

面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法及系统

技术领域

本发明涉及面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法及系统，属于空间技术领域。

背景技术

随着信息系统的持续发展，遥感接收站应用领域的自动化程度也在不断加深，同时，随着卫星数量不断增长，与之而来的是接收任务的快速增长，对于接收站接收能力的扩展需求也越来越迫切。因此，对于行业自动化控制系统的要求，已经不仅仅局限为能够按照既定的流程，调度各专业设备完成常规任务这一基本功能。如何提高系统设备的自动化调度，灵活便捷的对系统设备资源进行扩展是当下更为关注的问题。

在遥感接收站的监控管理系统中，通常是依据现有设备情况以及卫星参数信息，为每颗卫星预先配置好完成接收任务所需的设备资源以及设备参数，当设备资源发生变化或预先配置的设备资源发生冲突时，需要人工手动更改系统配置，无法自动灵活的使用其他同类设备资源完成任务的执行，大大降低了设备资源的利用效率，同时当系统存在较多不同协议的同类设备时，需要人工预先针对卫星参数对每个设备分别完成参数的配置，此过程存在很多重复性操作，极大的增加了人力成本。

在接收站资源调度领域中，一般根据建设时接收站设备情况，构建出对应的设备资源调度策略，没有考虑后期设备扩展需求，当接收站为了增加新的接收能力扩展设备时，必须将监控管理系统进行重构，其过程工程量较大，耗时较长，无法适应遥感接收需求的快速增长。

综上所述，当前的地面系统急需引入一种能够灵活扩展不同协议的设备资源，并能够根据任务信息以及所有的设备资源，自动将卫星参数匹配至设备协议，从而自动调度设备完成遥感接收任务执行的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法及系统，解决了在遥感接收站使用过程中，当满足多协议设备的自动调度需求时，需要复杂的人工操作来完成设备参数的配置；同时，当系统增加新协议设备时，需要对系统进行适应性的重构，成本较高、效率较低的技术问题。

本发明的技术解决方案是：面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，包括如下步骤：

将遥感卫星接收站的设备按卫星参数划分成若干条链路，将各条链路中的设备按功能划分成若干个设备池；为所有设备池中的全部设备构造各自的驱动；所述设备池为遥感卫星接收站中实现一种功能的全部设备；

接收遥感卫星接收站上级下发的遥感任务并解析，提取执行所述遥感任务的任务信息；

获取遥感卫星参数信息，根据所述遥感卫星参数信息和任务信息选择执行遥感任务的链路；

判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态，依次在选择的链路的设备池中选择执行遥感任务的设备；

逐个调用选择的执行遥感任务的设备的驱动，将所述遥感卫星参数信息输入对应设备的驱动，生成供设备执行的参数信息；将所述参数信息逐一下发至对应的设备，调动设备执行所述遥感任务。

进一步地，所述判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态的方法为：若存在至少一个设备池中的全部设备均被占用或存在至少一个设备池中的全部未被占用的设备均为状态异常，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若每个设备池中存在至少一个设备未被占用且为状态正常，依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备。

进一步地，所述依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备的方法为：

S21，选择链路中一个设备池，从中移除所有已占用的设备；

S22，判断是否存在未被占用的设备；若不存在未被占用的设备，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若存在未被占用的设备，则按设备优先级选择优先级最高的设备；

S23，判断选择的设备的状态；若设备状态异常，则从设备池中移除此设备，然后重新执行步骤S22；若设备状态正常，则选择该设备作为该设备池中执行遥感任务的设备，同时从设备池中移除此设备；

S24，判断链路中是否存在未选择设备的设备池；若存在，则重新执行步骤S21；若不存在，则结束。

进一步地，按功能划分的设备池包括天线、光端机、变频器、矩阵开关、解调器以及跟踪接收机。

进一步地，所述卫星参数包括频段、旋相以及耦合方式。

进一步地，所述链路的个数与卫星参数个数一致。

进一步地，所述状态包括设备是否损坏和外部环境是否满足设备运行条件。

进一步地，所述设备优先级为预设的根据设备的型号、参数以及卫星参数确定的选择设备的顺序。

一种基于面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法的异构设备资源动态调度系统，包括：

设备规划模块，将遥感卫星接收站的设备按卫星参数划分成不同的若干条链路，将各条链路中的设备按功能划分成不同的若干个设备池；为所有设备池中的全部设备构造各自的驱动；所述设备池为遥感卫星接收站中实现一种功能的全部设备；

任务解析模块，接收遥感卫星接收站上级下发的遥感任务并解析，提取执行所述遥感任务的任务信息；

卫星参数匹配模块，获取遥感卫星参数信息，根据所述遥感卫星参数信息和任务信息选择执行遥感任务的链路；

设备资源匹配模块，判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态情况，依次在选择的链路的设备池中选择执行遥感任务的设备；

设备参数匹配模块，逐个调用选择的执行遥感任务的设备的驱动，将所述遥感卫星参数信息输入对应设备的驱动，生成供设备执行的参数信息；将所述参数信息逐一下发至对应的设备，调动设备执行所述遥感任务。

进一步地，所述判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态，方法为：若存在至少一个设备池中的全部设备均被占用或存在至少一个设备池中的全部未被占用的设备均为状态异常，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若每个设备池中存在至少一个设备未被占用且为状态正常，依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备；

所述依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备的方法为：

S21，选择链路中一个设备池，从中移除所有已占用的设备；

S22，判断是否存在未被占用的设备；若不存在未被占用的设备，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若存在未被占用的设备，则按设备优先级选择优先级最高的设备；

S23，判断选择的设备的状态；若设备状态异常，则从设备池中移除此设备，然后重新执行步骤S22；若设备状态正常，则选择该设备作为该设备池中执行遥感任务的设备，同时从设备池中移除此设备；

S24，判断链路中是否存在未选择设备的设备池；若存在，则重新执行步骤S21；若不存在，则结束。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过将设备按照链路划分的方式，替代操作人员手动配置的方式，完成遥感接收任务与接收站设备的自动匹配；

(2)本发明将链路中各级设备划分为天线、光端机、变频器、矩阵开关、解调器以及跟踪接收机六个大类，对每类设备分类管理，从而实现各类设备资源池化管理，提高设备的复用率；

(3)本发明将遥感卫星接收参数抽象为一组参数模板，用户可根据卫星参数信息配置卫星各自的接收参数,系统可根据设备各自的驱动，自动将卫星参数匹配至设备协议，简化了操作人员针对不同协议设备的人工配置操作；

(4)本发明为遥感接收站的各类设备(天线、光端机、变频器、矩阵开关、解调器以及跟踪接收机)构造各自的驱动接口，在对设备资源进行扩展时，仅需要针对设备协议编写设备的驱动器，即可以驱动的方式将设备纳入系统的设备资源池统一调度，极大的增加了设备资源灵活扩展能力。

附图说明

图1为本发明系统信息流示意图；

图2为本发明方法流程图；

图3为本发明遥感任务与设备匹配流程图；

图4为本发明设备执行遥感任务流程图。

具体实施方式

面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法及系统，技术解决方案是：对遥感卫星接收所需的全部参数进行重构，抽象出一套遥感卫星接收参数模板；根据遥感卫星接收任务特点，将接收站内设备按链路进行划分，完成设备资源与遥感接收任务的自动匹配；将链路各级设备划分为不同的种类，针对每类设备构建驱动接口，以添加驱动的方式完成设备的灵活热插拔。本发明该方法适合应用于自动化可扩展的地面站监控管理系统，整个链路设备调度与任务的执行过程，由监控管理软件按照任务信息、链路配置以及设备资源自行完成调度。

本发明提出了一种面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度系统，包括：

一、设备规划模块：将遥感卫星接收站的设备按卫星参数划分成不同的若干条链路，将各条链路中的设备按功能划分成不同的若干个设备池；为所有设备池中的全部设备构造各自的驱动；所述设备池为遥感卫星接收站中实现一种功能的全部设备。

(1)根据遥感卫星接收任务特点，将接收站内设备按链路进行划分，完成设备资源与遥感接收任务的自动匹配，将链路中设备划分为天线、光端机、变频器、矩阵开关、解调器以及跟踪接收机六个类别，将链路中各级设备资源池化管理；

(2)将遥感卫星接收参数抽象为一组参数模板，用户可根据卫星参数信息配置卫星各自的接收参数,系统可根据设备各自的驱动，自动将卫星参数匹配至设备协议；

(3)为遥感接收站的各类设备(天线、光端机、变频器、矩阵开关、解调器以及跟踪接收机)构造各自的驱动接口，添加新设备时，仅需要针对设备协议编写设备的驱动器，即可以驱动的方式将设备纳入系统的设备资源池统一调度，实现设备的灵活热插拔。

二、任务解析模块：接收遥感卫星接收站上级下发的遥感任务并解析，提取执行所述遥感任务的任务信息。

三、卫星参数匹配模块，获取遥感卫星参数信息，根据所述遥感卫星参数信息和任务信息选择执行遥感任务的链路。

四、设备资源匹配模块，判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态情况，依次在选择的链路的设备池中选择执行遥感任务的设备。

五、设备参数匹配模块，逐个调用选择的执行遥感任务的设备的驱动，将所述遥感卫星参数信息输入对应设备的驱动，生成供设备执行的参数信息；将所述参数信息逐一下发至对应的设备，调动设备执行所述遥感任务。

如图1、2，本发明提出的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，步骤如下：

S1,将遥感卫星接收站的设备按卫星参数划分成若干条链路，将各条链路中的设备按功能划分成若干个设备池；为所有设备池中的全部设备构造各自的驱动；所述设备池为遥感卫星接收站中实现一种功能的全部设备；

S2,接收遥感卫星接收站上级下发的遥感任务并解析，提取执行所述遥感任务的任务信息；

S3,获取遥感卫星参数信息，根据所述遥感卫星参数信息和任务信息选择执行遥感任务的链路；

S4,判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态，依次在选择的链路的设备池中选择执行遥感任务的设备，如图3，具体为：

(1)根据接收任务的通道数、卫星对应旋相、频点、码速率、调制方式等参数获取卫星参数配置；

(2)根据卫星接收参数中的频段、跟踪方式、旋向等信息选择所需的链路信息；

(3)获取接收站内所有设备在此时间段的占用情况；

(4)选择链路置中一个设备组节点；

(5)找出接收站内此设备组内的所有设备，从中移除所有已占用的设备备选；

(6)判断是否还有设备可选；

(7)若不存在可选设备，则返回设备资源不足，任务创建失败；

(8)若存在可选设备，则按设备优先级选择优先级最高的设备；

(9)判断所选设备的状态；

(10)若设备状态异常，则从备选设备组中移除此设备，然后重新执行步骤(6)

(11)若设备状态正常，则将此设备添加至已选中的设备集合中，同时从备选设备中移除此设备；

(12)判断链路配置中是否存在未分配的设备组节点(设备池)；

(13)若存在未分配的设备组节点，则重新执行步骤(4)；

(14)若不存在未分配的节点，则计算矩阵开关的端口配置；

(15)生成设备资源分配方案，流程结束。

S5,逐个调用选择的执行遥感任务的设备的驱动，将所述遥感卫星参数信息输入对应设备的驱动，生成供设备执行的参数信息；将所述参数信息逐一下发至对应的设备，调动设备执行所述遥感任务，如图4，具体为：

(51)从分配完的任务设备中选择一个设备；

(52)调用此设备驱动，传入卫星参数信息；

(53)生成此设备可执行的参数信息，将参数信息逐一下发至对应的设备；

(54)判断任务设备中是否存在未分配参数的设备；

(55)若仍存在未分配参数的设备，则重新执行步骤(52)；

(56)若不存在未分配参数的设备，则生成所有设备的参数加载结果。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

将遥感卫星接收站的设备按卫星参数划分成若干条链路，将各条链路中的设备按功能划分成若干个设备池；为所有设备池中的全部设备构造各自的驱动；所述设备池为遥感卫星接收站中实现一种功能的全部设备；

接收遥感卫星接收站上级下发的遥感任务并解析，提取执行所述遥感任务的任务信息；

获取遥感卫星参数信息，根据所述遥感卫星参数信息和任务信息选择执行遥感任务的链路；

判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态，依次在选择的链路的设备池中选择执行遥感任务的设备；

逐个调用选择的执行遥感任务的设备的驱动，将所述遥感卫星参数信息输入对应设备的驱动，生成供设备执行的参数信息；将所述参数信息逐一下发至对应的设备，调动设备执行所述遥感任务。

2.根据权利要求1所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于，所述判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态的方法为：若存在至少一个设备池中的全部设备均被占用或存在至少一个设备池中的全部未被占用的设备均为状态异常，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若每个设备池中存在至少一个设备未被占用且为状态正常，依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备。

3.根据权利要求2所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于，所述依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备的方法为：

S21，选择链路中一个设备池，从中移除所有已占用的设备；

S22，判断是否存在未被占用的设备；若不存在未被占用的设备，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若存在未被占用的设备，则按设备优先级选择优先级最高的设备；

S23，判断选择的设备的状态；若设备状态异常，则从设备池中移除此设备，然后重新执行步骤S22；若设备状态正常，则选择该设备作为该设备池中执行遥感任务的设备，同时从设备池中移除此设备；

S24，判断链路中是否存在未选择设备的设备池；若存在，则重新执行步骤S21；若不存在，则结束。

4.根据权利要求1～3任一项所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于，按功能划分的设备池包括天线、光端机、变频器、矩阵开关、解调器以及跟踪接收机。

5.根据权利要求1～3任一项所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于：所述卫星参数包括频段、旋相以及耦合方式。

6.根据权利要求1～3任一项所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于：所述链路的个数与卫星参数个数一致。

7.根据权利要求1～3任一项所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于：所述状态包括设备是否损坏和外部环境是否满足设备运行条件。

8.根据权利要求1～3任一项所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法，其特征在于：所述设备优先级为预设的根据设备的型号、参数以及卫星参数确定的选择设备的顺序。

9.一种基于权利要求1所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法的异构设备资源动态调度系统，其特征在于，包括：

设备规划模块，将遥感卫星接收站的设备按卫星参数划分成不同的若干条链路，将各条链路中的设备按功能划分成不同的若干个设备池；为所有设备池中的全部设备构造各自的驱动；所述设备池为遥感卫星接收站中实现一种功能的全部设备；

任务解析模块，接收遥感卫星接收站上级下发的遥感任务并解析，提取执行所述遥感任务的任务信息；

卫星参数匹配模块，获取遥感卫星参数信息，根据所述遥感卫星参数信息和任务信息选择执行遥感任务的链路；

设备资源匹配模块，判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态情况，依次在选择的链路的设备池中选择执行遥感任务的设备；

设备参数匹配模块，逐个调用选择的执行遥感任务的设备的驱动，将所述遥感卫星参数信息输入对应设备的驱动，生成供设备执行的参数信息；将所述参数信息逐一下发至对应的设备，调动设备执行所述遥感任务。

10.根据权利要求9所述的面向遥感卫星接收站的异构设备资源动态调度方法 ，其特征在于，所述判断选择的链路的每个设备池中的全部设备此时的占用情况和状态，方法为：若存在至少一个设备池中的全部设备均被占用或存在至少一个设备池中的全部未被占用的设备均为状态异常，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若每个设备池中存在至少一个设备未被占用且为状态正常，依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备；

所述依次在该链路的所有设备池中选择执行遥感任务的设备的方法为：

S21，选择链路中一个设备池，从中移除所有已占用的设备；

S22，判断是否存在未被占用的设备；若不存在未被占用的设备，则判定为不能执行本次遥感任务，并向遥感卫星接收站上级反馈；若存在未被占用的设备，则按设备优先级选择优先级最高的设备；

S23，判断选择的设备的状态；若设备状态异常，则从设备池中移除此设备，然后重新执行步骤S22；若设备状态正常，则选择该设备作为该设备池中执行遥感任务的设备，同时从设备池中移除此设备；

S24，判断链路中是否存在未选择设备的设备池；若存在，则重新执行步骤S21；若不存在，则结束。

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