CN115441935A - 一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,包括网络运行评估模块、资源状态评估模块、数据库模块和任务统筹规划模块。网络运行评估模块感知当前网络运行状态，评估生成网络运行评价。资源状态评估模块感知当前卫星资源使用状态，依据评估体系生成资源状态评价。数据库模块存储了终端、资源、任务、策略及评价结果等信息。任务统筹规划模块综合网络运行和资源状态的评价信息，依据资源调配策略和任务预案，进行网络资源的动态调整，并重新生成网络工作参数，下发调整至网络控制。本发明通过对网络运行、资源可用的实时情况监控评估，动态调整卫星通信网使用的资源，具有资源利用率高、卫星通信网服务保障质量好的特点。

Description

一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，特别是涉及一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置。

背景技术

通信卫星资源是限制卫星通信广泛应用的关键要素，在当前的应用方式中，全域卫星资源由管理部门统一管理，根据任务需求分配部分资源供各任务网使用。但对于卫星资源的分配过程，其主要依赖人工历史经验，或者通过系统简单的计算后生成分配资源的推荐方案，且一次卫星资源分配完成后，难以根据通信需求变化实现卫星资源动态调整，这就导致经常出现部分任务网资源使用率长时间低下，其他任务网却因资源状态恶化无法及时正常使用，同时还有空闲的卫星通信资源尚未能分配使用，最终出现卫星资源整体使用效率低，通信任务整体保障效果差等局面。

在目前的卫星资源集中管理的方式下，如何实现自动、实时、快速的资源分配和调整，并能根据任务网状态、资源状态进行分配情况的动态调整，从而更好的提高卫星资源的使用效率，将有限的卫星资源发挥出更大的效能，是目前任务网卫星资源分配领域亟需解决的问题。

发明内容

针对任务网卫星资源分配中存在的分配效率低、无法实时动态调整的问题，本发明公开了一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,该装置能够根据对卫星任务网运行和卫星资源状态的实时感知情况，自动生成任务网资源的合理调整预案，实现对全域卫星资源的统筹调度。

本发明公开了一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,包括网络运行评估模块、资源状态评估模块、数据库模块和任务统筹规划模块。所述数据库模块，用于与网络运行评估模块、资源状态评估模块和任务统筹规划模块进行信息交互。

所述网络运行评估模块，用于对网络运行态势进行实时感知，接收任务网通过网控代理服务上报的网络运行事件信息，对接收的网络运行事件信息进行处理，得到第一感知结果，使用第一评估体系标准对第一感知结果进行网络运行情况的实时评估，得到第一评估结果，将第一评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，并将第一评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入；

所述第一感知结果，包括任务终端入退网事件信息、控制信道状态变更事件信息、业务通信事件信息、资源使用事件信息、任务终端态势事件信息和服务进程状态事件信息等。

所述网络运行评估模块，使用第一评估体系标准对第一感知结果进行网络运行情况的实时评估，得到第一评估结果，包括：

从第一感知结果中各类事件信息的事件类型、事件时间和事件内容中提取出网络运行评估的基础数据，采用卫星通信网综合评估方法对网络运行评估的基础数据进行实时评估处理，得到实时评估结果；对实时评估结果中的卫星资源利用率、任务终端入网率、卫星资源告警率等指标进行量化，得到量化指标；对量化指标采用加权拟合方法，生成任务网运行的第一评估结果。

所述网络运行评估的基础数据，包括实时数据、计数数据和故障数据。

所述实时数据，包括网络服务数量n_s、网络设备数量n_e、网内任务终端数量n_t、在网任务终端数量n_o、卫星资源总量r_a和卫星资源使用量r_u等；

所述计数数据，包括任务终端入网尝试次数a_n、业务呼叫次数c_n、业务呼通次数c_s、卫星资源不足导致的呼叫失败次数c_fr、无法接续呼叫的呼叫失败次数c_fn、数据发送量d_s和数据接收量d_r等；

所述故障数据，包括网络服务故障标识数据f_ns和网络设备故障标识数据f_ne等。

所述网络运行评估模块，包括网络运行感知模块和网系评估体系模块；

所述网络运行感知模块，用于对当前的任务网的运行数据进行收集和处理，得到各类事件信息，对各类事件信息进行处理解析后，提取出网络运行评估的基础数据。

所述任务网的运行数据包括任务网通过网控代理服务所获取的网系运行参数；所述网系运行参数包括各类事件信息，所述各类事件信息是指任务终端事件信息、通信事件信息、资源事件信息、性能事件信息和故障事件信息等。

所述网系评估体系模块，通过对网络运行评估的基础数据进行实时评估和指标加权，得出第一评估结果；所述第一评估结果包括网络运行能力评估结果A、资源使用能力评估结果B和业务通信能力评估结果C。

所述网络运行能力评估结果A，用于评估任务网基础设备和任务网网络服务能够支撑任务网网络继续运行的可能性，网络运行能力评估结果A的计算公式为：

其中，n_s为任务网的网络服务数；f_nsi为第i个网络服务的故障标识数据，其取值为

R_nsi为第i个网络服务对网络运行能力的影响因子，其取值范围为0≤R_nsi≤1，其中，R_nsi＝0，表示第i个网络服务对任务网网络运行完全没有影响，R_nsi＝1，表示第i个网络服务出现故障后，任务网将无法正常运行；n_e为任务网的网络设备数；f_nej为第j个网络设备的故障标识数据，其取值为

R_nej为第j个网络设备对网络运行能力的影响因子，取值为0≤R_nej≤1，其中，R_nej＝0，表示第j个网络设备对任务网网络运行完全没有影响，R_nej＝1，表示第j个网络设备出现故障后，任务网将无法正常运行。

所述资源使用能力评估结果B，用于评估任务网运行过程中卫星资源满足任务网网络业务需求的可能性，资源使用能力评估结果B的计算公式为：

其中，R_r为卫星资源利用率对资源使用能力评估结果的加权值，R_n为任务终端入网率对资源使用能力评估结果的加权值，R_cr为卫星资源告警率对资源使用能力评估结果的加权值。

所述业务通信能力评估结果C，用于评估任务网运行过程中卫星资源对任务网通信业务的实际保障效能，业务通信能力评估结果C的计算公式为：

其中，R_cn为无法接续呼叫的呼叫失败次数对业务通信能力评估结果C的加权值；R_d为传输丢包率对业务通信能力评估结果C的加权值；d_sk1为任务网的第k次呼通业务中，第一呼通终端的数据发送量；d_rk2为任务网的第k次呼通业务中，与第一呼通终端对应的第二呼通终端的数据接收量；d_sk2为任务网的第k次呼通业务中，第二呼通终端的数据发送量；d_rk1为任务网的第k次呼通业务中，第一呼通终端的数据接收量；R_a为任务终端入网尝试次数对业务通信能力评估结果C的加权值；a_nz为第z个入网终端的入网尝试次数，n_o为在网任务终端数量；所述第一呼通终端与第二呼通终端共同完成一次呼通业务。

所述资源状态评估模块，用于对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，得到第二感知结果，使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果，将第二评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，将第二评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入。

所述资源状态评估模块，包括资源状态感知模块和资源评估体系模块；

所述资源状态感知模块，用于对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，得到第二感知结果，其具体包括：

通过卫星测控及载波监视等频谱监管手段对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，获取到资源实时状态信息，将资源实时状态信息作为第二感知结果。

所述资源实时状态信息包括全频段卫星资源的实时载波状态、频段干扰和非法使用等信息。

所述资源评估体系模块，使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果，将第二评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，将第二评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入。

所述资源评估体系模块，使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果，包括：

资源评估体系模块根据卫星资源的实际分配情况以及任务网的历史运行数据，对第二感知结果进行资源状态评估，提取出状态评估基础数据；使用第二评估体系标准，对所述状态评估基础数据从时间、地域、频段的维度分别进行处理，对卫星资源进行可用度评价，得到第二评估结果。

所述资源评估体系模块根据卫星资源的实际分配情况以及任务网的历史运行数据，对第二感知结果进行资源状态评估，提取出状态评估基础数据，包括：

资源评估体系模块根据卫星资源所占用的全频段，按照频段对卫星资源进行划分，将卫星资源划分成若干段的可评估资源颗粒r_s；

资源评估体系模块根据卫星资源进行通信的全部时间段，按照时间对卫星资源进行划分，将卫星资源划分为若干个评估时间颗粒t_s；

资源评估体系模块根据卫星资源所覆盖的地域，按照地域对卫星资源进行划分，将卫星资源划分为若干个评估地域颗粒a_s；

资源评估体系模块根据卫星通信的任务终端类型，按照任务终端类型对卫星资源进行划分，将卫星资源划分为若干种单一类型的任务终端类型评估颗粒e_s。

所述状态评估基础数据，包括任务网使用资源数据、任务网执行时间数据、任务网执行地域数据、任务终端类型数据、任务网业务通信能力数据和资源干扰程度数据。

所述任务网使用资源数据r_t，是指任务网运行中用来进行业务通信的卫星资源信息，其表示为

其中xr为可评估资源颗粒数量，r_sl为第l段的可评估资源颗粒。

所述任务网执行时间数据t_t，是指该任务网运行的时间段，其从任务网运行的开始时间至结束时间，其表示为

其中yr为评估时间颗粒数量，t_sm为第m段评估时间颗粒。

所述任务网执行地域数据a_t，是指该任务网运行所覆盖的地域范围，其表示为

其中zr为评估地域颗粒数量，a_sn为第n个评估地域颗粒。

所述任务终端类型数据e_t，是指任务网运行过程中参与通信业务的任务终端类型，其表示为

其中q为任务终端类型评估颗粒数量，e_so为第o种任务终端类型评估颗粒。

所述任务网业务通信能力数据，通过计算卫星资源在任务网运行过程中对时间、地域、任务终端的保障能力来得到。

所述资源干扰程度数据d_d，是实时感知到的卫星资源的受干扰程度数据。

所述资源评估体系模块使用第二评估体系标准，对该状态评估基础数据从时间、地域、频段的维度分别进行处理，对卫星资源进行可用度评价，得到第二评估结果，包括：

资源评估体系模块使用机器学习算法，构建表示卫星资源使用效能的关系函数，以任务网的历史运行数据及卫星资源的历史状态数据构建训练集，进行关系函数的迭代拟合，得到最终关系函数；使用最终关系函数计算得到当前卫星资源在时域、空域、任务终端类型的维度上的资源使用质量，将计算得到的资源使用质量作为第二评估结果。

所述数据库模块，用于记录任务网卫星资源动态调配过程的数据信息，包括卫星通信资源、任务终端、任务网卫星资源动态调配的规划预案，任务网的网系运行评估结果，资源状态评估结果，历史运行任务，规划策略等数据信息；

所述数据库模块，用于与网络运行评估模块、资源状态评估模和任务统筹规划模块进行信息交互，所述数据库模块包括资源库、终端库、预案库、任务库、评价库和策略库。

所述资源库，用于记录全频段卫星资源的参数信息，包括卫星编号、频段、波束、转发器和频点等参数信息，是所有可供分配的卫星资源的参数信息的集合。

所述终端库，用于记录全部任务终端的信息，包括任务终端的使用单位、设备类型、天线等信息，是所有可参与卫星通信任务的任务终端的信息的集合。

所述预案库，用于记录历次卫星资源动态调配任务得到的执行预案信息。

所述任务库，用于记录当前及历史的卫星资源动态调配任务执行信息，包括卫星资源动态调配任务的参与任务终端、所使用的卫星通信资源、任务时间、任务地域、执行网系等相关任务参数信息。

所述评价库，用于记录第一评估结果信息和第二评估结果信息等。

所述策略库，用于记录所设立的资源调配策略信息等，包括评估结果触发调整的阈值设置及调整操作指令。

所述任务统筹规划模块，用于实现卫星通信资源的动态调配和规划，根据感知结果、评估结果和调度任务输入信息，触发相应的任务资源调整机制；在触发任务资源调整机制后，任务统筹规划模块以任务保障质量最优化为目标，根据设立的资源调配策略，对任务网卫星资源进行动态调整。

所述任务统筹规划模块,在获取更新的调度任务输入信息，或者根据感知结果和评估结果检测到任务网运行状态及在用卫星资源的状态发生变更时，触发相应的任务资源调整机制，进行资源规划；在进行资源规划时，根据任务情况、资源规划策略、第一评估结果和第二评估结果等要素进行资源规划计算，并根据资源规划需求从所有任务网进行全域资源的规划调整，最终实现全域资源的有效利用。

所述任务统筹规划模块，包括资源动态调配模块和网系规划模块。所述资源动态调配模块，用于根据卫星资源使用需求，生成任务网卫星资源动态调配的规划预案；根据网络运行评估模块得到的各类事件信息、第一评估结果以及第二评估结果，生成评估结果的影响要素，根据评估结果的影响要素生成任务网卫星资源调配方案并发送给网系规划模块。

所述网系规划模块，用于根据任务网卫星资源调配方案和任务网所包含的任务终端的信息生成网系运行参数，利用网系运行参数实现任务网的正常开通和运行。

所述网系运行参数，包括任务网开通运行的必要控制参数信息。

所述任务网，是指根据卫星通信任务需求所选择得到相应的卫星通信资源和任务终端，利用该卫星通信资源和任务终端所构成的卫星通信网。所述全域资源，包括时间域、频率域、空间域下的卫星通信资源。

本发明的有益效果包括：

综上所述，本发明所述资源动态分配装置，根据网络实际运行及卫星资源实际状态情况，从全域资源使用结构更优的角度出发，动态生成任务网络所用资源的调整预案，即保证卫星资源的全域利用率，同时保证任务网络高质量运行，为资源管理者提供充分有效的决策辅助手段。

附图说明

图1为本发明所述资源动态调配方法的模块组成示意图。

图2为本发明网络运行评估模块的工作流程示意图。

图3为本发明资源状态评估模块的工作流程示意图。

图4为本发明任务统筹规划模块资源动态调配的工作流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1为本发明所述资源动态分配方法的模块组成示意图。如图1所示，本发明所述资源动态分配方法包括网络运行评估模块1、资源状态评估模块2、数据库模块3和任务统筹规划模块4，其中，

网络运行评估模块1，用于进行网络运行情况的评估，包括网系运行感知和网系评估体系两部分，感知到的网络运行信息经过评估体系的拟合计算，生成网络运行指标，作为网络调整的依据；

资源状态评估模块2，用于进行卫星资源实时状态的评估，包括资源状态感知和资源评估体系两部分，感知到的资源状态信息经过评估体系的拟合计算，生成资源状态标签，作为资源规划的依据；

数据库模块3，用于存储全域的资源信息，所有的任务终端信息，历次的预案信息，历史的任务信息，规划策略信息，网络和资源的评估信息；

任务统筹规划模块4，用于从全域卫星资源中规划出可供任务使用的部分，并经网系规划生成网系运行参数，下注网络控制，实现网络开通。

图2为本发明网络运行评估模块的工作流程示意图。如图2所示，本发明的网络运行评估模块包含网络运行感知1和网系评估体系2，对于不同网系类型的网络通过不同的方式获取到评估所需的事件信息，预处理后从事件信息中提取出运行评估的基础数据，根据评估指标和基于AHP方法的卫星通信网综合评估模型进行实时评估，对资源利用率、呼通率、建链时长、话务量等指标进行量化，通过加权拟合生成网络运行的实时评价，针对网络运行中资源使用带来的性能下降实时触发网络资源的调整。

图3为本发明资源状态评估模块的工作流程示意图。如图3所示，本发明的资源状态评估模块包含资源状态感知1和资源评估体系2，通过卫星测控及载波监视等手段获取到资源实时状态信息，结合卫星资源的实际分配情况，对数据预处理后提取出运行评估的基础数据，从时间、地域、频段等多个维度进行卫星可用度的评价，据此对资源本身性能下降涉及到的任务网络触发资源调整。

图4为本发明任务统筹规划模块资源动态调配的工作流程示意图。如图4所示，资源动态调配通过两方面触发：一方面是新任务需求的输入，另一方面是在运行网络及在用资源状态的变更。在资源规划时将根据任务情况、资源规划策略、资源及任务评价等要素进行规划计算，并考虑从其他任务网进行全域资源的统筹调整，最终实现全域资源有效利用、网络服务保障高效优质的目标。

本发明公开了一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,该装置能够根据对卫星任务网运行和卫星资源状态的实时感知情况，自动生成任务网资源的合理调整预案，实现对全域卫星资源的统筹调度。

本发明公开了一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,包括网络运行评估模块、资源状态评估模块、数据库模块和任务统筹规划模块。

所述的网络运行评估模块，用于对网络运行态势进行实时感知，接收任务网通过网控代理服务上报的网络运行事件信息；对接收的网络运行事件信息进行处理，得到第一感知结果；使用第一评估体系标准对第一感知结果进行网络运行情况的实时评估，得到第一评估结果；将第一评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，并将第一评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入；

所述第一感知结果，包括任务终端入退网事件信息、控制信道状态变更事件信息、业务通信事件信息、资源使用事件信息、任务终端态势事件信息和服务进程状态事件信息等，第一感知结果中还包括通过任务网执行终端站控代理服务上报的执行终端状态变更、网络设备故障、参数告警、数据量检测等事件。

所述网络运行评估模块，使用第一评估体系标准对第一感知结果进行网络运行情况的实时评估，得到第一评估结果，包括：

从第一感知结果中各类事件信息的事件类型、事件时间和事件内容中提取出网络运行评估的基础数据，采用卫星通信网综合评估方法对网络运行评估的基础数据进行实时评估处理，得到实时评估结果；对实时评估结果中的卫星资源利用率、任务终端入网率、卫星资源告警率等指标进行量化，得到量化指标；对量化指标采用加权拟合方法，生成任务网运行的第一评估结果。

所述的网络运行评估的基础数据，包括实时数据、计数数据和故障数据。

所述的实时数据，包括网络服务数量n_s、网络设备数量n_e、网内任务终端数量n_t、在网任务终端数量n_o、卫星资源总量r_a和卫星资源使用量r_u等；

所述的计数数据，包括任务终端入网尝试次数a_n、业务呼叫次数c_n、业务呼通次数c_s、卫星资源不足导致的呼叫失败次数c_fr、无法接续呼叫的呼叫失败次数c_fn、数据发送量d_s和数据接收量d_r等；

所述的故障数据，包括网络服务故障标识数据f_ns和网络设备故障标识数据f_ne等。

所述的卫星通信网综合评估方法，可以是层次分析法(AHP方法)。

所述的网络运行评估模块，包括网络运行感知模块和网系评估体系模块；

所述的网络运行感知模块，用于对当前的任务网的运行数据进行收集和处理，得到各类事件信息；对各类事件信息进行处理解析后，提取出网络运行评估的基础数据。

所述任务网的运行数据包括任务网通过网控代理服务所获取的网系运行参数；所述网系运行参数包括各类事件信息，所述各类事件信息是指任务终端事件信息、通信事件信息、资源事件信息、性能事件信息和故障事件信息等。

所述的网系评估体系模块，通过对网络运行评估的基础数据进行实时评估和指标加权，得出第一评估结果；所述第一评估结果包括网络运行能力评估结果A、资源使用能力评估结果B和业务通信能力评估结果C。

所述的网络运行能力评估结果A，用于评估任务网基础设备和任务网网络服务能够支撑任务网网络继续运行的可能性，网络运行能力评估结果A的计算公式为：

其中，n_s为任务网的网络服务数；f_nsi为第i个网络服务的故障标识数据，其取值为

R_nsi为第i个网络服务对网络运行能力的影响因子，其取值范围为0≤R_nsi≤1，其中，R_nsi＝0，表示第i个网络服务对任务网网络运行完全没有影响，R_nsi＝1，表示第i个网络服务出现故障后，任务网将无法正常运行；n_e为任务网的网络设备数；f_nej为第j个网络设备的故障标识数据，其取值为

R_nej为第j个网络设备对网络运行能力的影响因子，取值为0≤R_nej≤1，其中，R_nej＝0，表示第j个网络设备对任务网网络运行完全没有影响，R_nej＝1，表示第j个网络设备出现故障后，任务网将无法正常运行。

所述的资源使用能力评估结果B，用于评估任务网运行过程中卫星资源满足任务网网络业务需求的可能性，资源使用能力评估结果B的计算公式为：

其中，R_r为卫星资源利用率对资源使用能力评估结果的加权值，R_n为任务终端入网率对资源使用能力评估结果的加权值，R_cr为卫星资源告警率对资源使用能力评估结果的加权值。

所述的业务通信能力评估结果C，用于评估任务网运行过程中卫星资源对任务网通信业务的实际保障效能，业务通信能力评估结果C的计算公式为：

其中，R_cn为无法接续呼叫的呼叫失败次数对业务通信能力评估结果C的加权值；R_d为传输丢包率对业务通信能力评估结果C的加权值；d_sk1为任务网的第k次呼通业务中，第一呼通终端的数据发送量；d_rk2为任务网的第k次呼通业务中，与第一呼通终端对应的第二呼通终端的数据接收量；d_sk2为任务网的第k次呼通业务中，第二呼通终端的数据发送量；d_rk1为任务网的第k次呼通业务中，第一呼通终端的数据接收量；R_a为任务终端入网尝试次数对业务通信能力评估结果C的加权值；a_nz为第z个入网终端的入网尝试次数，n_o为在网任务终端数量；所述第一呼通终端与第二呼通终端共同完成一次呼通业务。

所述的资源状态评估模块，用于对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，得到第二感知结果；使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果；将第二评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，将第二评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入。

所述的资源状态评估模块，包括资源状态感知模块和资源评估体系模块；

所述的资源状态感知模块，用于对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，得到第二感知结果，其具体包括：

通过卫星测控及载波监视等频谱监管手段对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，获取到资源实时状态信息，将资源实时状态信息作为第二感知结果。

所述的资源实时状态信息包括全频段卫星资源的实时载波状态、频段干扰和非法使用等信息。

所述的资源评估体系模块，使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果；将第二评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，将第二评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入。

所述的资源评估体系模块，使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果，包括：

资源评估体系模块根据卫星资源的实际分配情况以及任务网的历史运行数据，对第二感知结果进行资源状态评估，提取出状态评估基础数据；使用第二评估体系标准，对所述状态评估基础数据从时间、地域、频段等多个维度分别进行处理，对卫星资源进行可用度评价，得到第二评估结果。

所述的资源评估体系模块根据卫星资源的实际分配情况以及任务网的历史运行数据，对第二感知结果进行资源状态评估，提取出状态评估基础数据，包括：

资源评估体系模块根据卫星资源所占用的全频段，按照频段对卫星资源进行划分，将卫星资源划分成若干段的可评估资源颗粒r_s；

资源评估体系模块根据卫星资源进行通信的全部时间段，按照时间对卫星资源进行划分，将卫星资源划分为若干个评估时间颗粒t_s，在该时间跨度内进行资源评价，可以按分/时/天/月等为周期进行时间颗粒划分；

资源评估体系模块根据卫星资源所覆盖的地域，按照地域对卫星资源进行划分，将卫星资源划分为若干个评估地域颗粒a_s；

资源评估体系模块根据卫星通信的任务终端类型，按照任务终端类型对卫星资源进行划分，将卫星资源划分为若干种单一类型的任务终端类型评估颗粒e_s。

所述的状态评估基础数据，包括任务网使用资源数据、任务网执行时间数据、任务网执行地域数据、任务终端类型数据、任务网业务通信能力数据和资源干扰程度数据。

所述的任务网使用资源数据r_t，是指任务网运行中用来进行业务通信的卫星资源信息，其表示为

其中xr为可评估资源颗粒数量，r_sl为第l段的可评估资源颗粒。

所述的任务网执行时间数据t_t，是指该任务网运行的时间段，其从任务网运行的开始时间至结束时间，其表示为

其中yr为评估时间颗粒数量，t_sm为第m段评估时间颗粒。

所述的任务网执行地域数据a_t，是指该任务网运行所覆盖的地域范围，其表示为

其中zr为评估地域颗粒数量，a_sn为第n个评估地域颗粒。

所述的任务终端类型数据e_t，是指任务网运行过程中参与通信业务的任务终端类型，其表示为

其中q为任务终端类型评估颗粒数量，e_so为第o种任务终端类型评估颗粒。

所述的任务网业务通信能力数据，通过计算卫星资源在任务网运行过程中对时间、地域、任务终端的保障能力来得到，本实施例中统一取在时间颗粒t_s下计算得到的业务通信能力C，作为该任务网所有卫星资源r_t、地域a_t、终端类型e_t的通用业务通信能力。

所述的资源干扰程度数据d_d，是实时感知到的卫星资源的受干扰程度数据。

所述资源评估体系模块使用第二评估体系标准，对该状态评估基础数据从时间、地域、频段等多个维度分别进行处理，对卫星资源进行可用度评价，得到第二评估结果，包括：

资源评估体系模块使用机器学习算法，构建表示卫星资源使用效能的关系函数，以任务网的历史运行数据及卫星资源的历史状态数据构建训练集，进行关系函数的迭代拟合，得到最终关系函数；使用最终关系函数计算得到当前卫星资源在时域、空域、任务终端类型等维度上的资源使用质量，将计算得到的资源使用质量作为第二评估结果。

所述的机器学习算法，可以是逻辑回归算法。

所述的以任务网的历史运行数据及卫星资源的历史状态数据构建训练集，对进行关系函数的迭代拟合，得到最终关系函数，包括：

以任务网的历史运行数据及卫星资源的历史状态数据构建训练集，设置损失函数，将训练集的数据依次代入关系函数，计算其损失函数，并根据损失函数数值调整关系函数的系数，直到损失函数小于设定阈值时，记录此时关系函数的系数，将该系数的关系函数作为最终关系函数。

对于第l段的可评估资源颗粒r_sl，其关系函数的表达式为：

C(r_sl)＝f(t_tm,a_tn,e_to,d_dl)，

其中，t_tm为任务网运行的第m个时间段，a_tn为任务网覆盖的第n个地域范围，e_to为任务网的第o种任务终端类型，d_dl为第l段可评估资源颗粒的受干扰程度数据。

所述的数据库模块，用于记录任务网卫星资源动态调配过程的数据信息，包括卫星通信资源、任务终端、任务网卫星资源动态调配的规划预案，任务网的网系运行评估结果，资源状态评估结果，历史运行任务，规划策略等数据信息；

所述卫星通信资源主要包括卫星通信频段；

所述卫星通信终端利用卫星通信资源来实现卫星通信任务。

卫星资源包括卫星通信资源、任务终端等。任务终端包括参与任务网的卫星通信业务的卫星通信终端等。

所述数据库模块，用于与网络运行评估模块、资源状态评估模块、数据库模块和任务统筹规划模块进行信息交互，所述数据库模块包括资源库、终端库、预案库、任务库、评价库和策略库，数据库模块存储该装置运行的基础数据及处理数据，为其他各模块提供数据基础。

所述的资源库，用于记录全频段卫星资源的参数信息，包括卫星编号、频段、波束、转发器和频点等参数信息，是所有可供分配的卫星资源的参数信息的集合。

所述的终端库，用于记录全部任务终端的信息，包括任务终端的使用单位、设备类型、天线等信息，是所有可参与卫星通信任务的任务终端的信息的集合。

所述的预案库，用于记录历次卫星资源动态调配任务得到的执行预案信息。

所述的执行预案，是在一次卫星资源动态调配任务过程中，根据调配任务的地域范围需求、业务量需求以及任务终端信息，为该调配任务规划其所需的卫星通信资源和网系等，以满足该调配任务的数据传输需求，最终得到的规划结果形成执行预案。

所述的任务库，用于记录当前及历史的卫星资源动态调配任务执行信息，包括卫星资源动态调配任务的参与任务终端、所使用的卫星通信资源、任务时间、任务地域、执行网系等相关任务参数信息。

所述的评价库，用于记录第一评估结果信息和第二评估结果信息等，评估结果信息包括对资源状态的评价信息等，该部分评价信息是进行任务规划的关键数据依据。

所述的策略库，用于记录所设立的资源调配策略信息等，包括评估结果触发调整的阈值设置及调整操作指令。

所述的任务统筹规划模块，用于实现卫星通信资源的动态调配和规划，根据感知结果、评估结果和调度任务输入信息，触发相应的任务资源调整机制；在触发任务资源调整机制后，任务统筹规划模块以任务保障质量最优化为目标，根据设立的资源调配策略，对任务网卫星资源进行动态调整。

所述的任务统筹规划模块,在获取新的调度任务输入信息，或者根据感知结果和评估结果检测到任务网运行状态及在用卫星资源的状态发生变更时，触发相应的任务资源调整机制，进行资源规划；在进行资源规划时，根据任务情况、资源规划策略、第一和第二评估结果等要素进行资源规划计算，并根据资源规划需求从所有任务网进行全域资源的规划调整，最终实现全域资源的有效利用。

所述的任务统筹规划模块，包括资源动态调配模块和网系规划模块。所述的资源动态调配模块，用于根据卫星资源使用需求，生成任务网卫星资源动态调配的规划预案；根据网络运行评估模块得到的各类事件信息、第一评估结果以及第二评估结果，生成评估结果的影响要素，根据评估结果的影响要素生成任务网卫星资源调配方案并发送给网系规划模块。

所述的资源动态调配模块，根据网络运行评估模块得到的各类事件信息和第一评估结果以及第二评估结果，生成评估结果的影响要素，根据评估结果的影响要素生成任务网卫星资源调配方案，包括：

第一评估结果中网络运行能力评估结果A是对任务网的网络运行基础设备、服务能支撑网络继续运行能力的评估，当网络运行能力评估结果A低于设定的阈值时，将触发任务统筹规划模块选择其他基础设备、服务执行维持任务网的运行；资源使用能力评估结果B是对任务网当前使用卫星资源满足网络业务需求能力的评估，设置高、低两个阈值，当资源使用能力评估结果B超过高阈值时，触发任务统筹规划模块为该任务网增加卫星资源，当资源使用能力评估结果B低于低阈值时，触发任务统筹规划模块减少该任务网当前使用的卫星资源；业务通信能力评估结果C是对任务网当前使用卫星资源保障效能的评估，当评估结果高于设定阈值时，将触发任务统筹规划模块替换该任务网当前使用的卫星资源；

第二评估结果是在增加资源干扰情况因素下对任务网当前使用卫星资源保障效能的评估，当第二评估结果高于设定阈值时，将触发任务统筹规划模块对资源干扰所涉及任务网的卫星资源进行替换。

所述的任务统筹规划模块在对任务网资源进行增加或替换时，首先根据任务网的任务需求选择满足使用的空闲卫星资源，然后通过第二评估体系计算出新选中资源对任务网的保障效能，保证计算结果不超过设定的阈值，若超过阈值则继续寻找其他可用卫星资源。

所述的网系规划模块，用于根据任务网卫星资源调配方案和任务网所包含的任务终端的信息生成网系运行参数，利用网系运行参数实现任务网的正常开通和运行。

所述的网系运行参数，包括任务网开通运行的必要控制参数信息，网系运行参数包括控制频点信息、网络类型信息、网内终端信息、入网控制信息等。

所述的任务网，是指根据卫星通信任务需求所选择得到相应的卫星通信资源和任务终端，利用该卫星通信资源和任务终端所构成的卫星通信网。所述的全域资源，包括时间域、频率域、空间域下的卫星通信资源。

Claims (10)

1.一种基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，包括网络运行评估模块、资源状态评估模块、数据库模块和任务统筹规划模块；所述数据库模块，用于与网络运行评估模块、资源状态评估模块和任务统筹规划模块进行信息交互。

2.如权利要求1所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，所述网络运行评估模块，用于对网络运行态势进行实时感知，接收任务网通过网控代理服务上报的网络运行事件信息；对接收的网络运行事件信息进行处理，得到第一感知结果；

使用第一评估体系标准对第一感知结果进行网络运行情况的实时评估，得到第一评估结果；

将第一评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，并将第一评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入。

3.如权利要求2所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，所述第一感知结果，包括任务终端入退网事件信息、控制信道状态变更事件信息、业务通信事件信息、资源使用事件信息、任务终端态势事件信息和服务进程状态事件信息。

4.如权利要求2所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，所述网络运行评估模块，使用第一评估体系标准对第一感知结果进行网络运行情况的实时评估，得到第一评估结果，包括：

从第一感知结果中各类事件信息的事件类型、事件时间和事件内容中提取出网络运行评估的基础数据，采用卫星通信网综合评估方法对网络运行评估的基础数据进行实时评估处理，得到实时评估结果；

对实时评估结果中的卫星资源利用率、任务终端入网率、卫星资源告警率的指标进行量化，得到量化指标；

对量化指标采用加权拟合方法，生成任务网运行的第一评估结果。

5.如权利要求4所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，

所述网络运行评估的基础数据，包括实时数据、计数数据和故障数据；

所述实时数据，包括网络服务数量n_s、网络设备数量n_e、网内任务终端数量n_t、在网任务终端数量n_o、卫星资源总量r_a和卫星资源使用量r_u；

所述计数数据，包括任务终端入网尝试次数a_n、业务呼叫次数c_n、业务呼通次数c_s、卫星资源不足导致的呼叫失败次数c_fr、无法接续呼叫的呼叫失败次数c_fn、数据发送量d_s和数据接收量d_r；

所述故障数据，包括网络服务故障标识数据f_ns和网络设备故障标识数据f_ne。

6.如权利要求1所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，所述网络运行评估模块，包括网络运行感知模块和网系评估体系模块；

所述网络运行感知模块，用于对当前的任务网的运行数据进行收集和处理，得到各类事件信息，对各类事件信息进行处理解析后，提取出网络运行评估的基础数据；

所述网系评估体系模块，通过对网络运行评估的基础数据进行实时评估和指标加权，得出第一评估结果；所述第一评估结果包括网络运行能力评估结果A、资源使用能力评估结果B和业务通信能力评估结果C。

7.如权利要求6所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，所述任务网的运行数据包括任务网通过网控代理服务所获取的网系运行参数；

所述网系运行参数包括各类事件信息，所述各类事件信息是指任务终端事件信息、通信事件信息、资源事件信息、性能事件信息和故障事件信息；

所述网络运行能力评估结果A，用于评估任务网基础设备和任务网网络服务能够支撑任务网网络继续运行的可能性，网络运行能力评估结果A的计算公式为：

其中，n_s为任务网的网络服务数；f_nsi为第i个网络服务的故障标识数据，其取值为

R_nsi为第i个网络服务对网络运行能力的影响因子，其取值范围为0≤R_nsi≤1，其中，R_nsi＝0，表示第i个网络服务对任务网网络运行完全没有影响，R_nsi＝1，表示第i个网络服务出现故障后，任务网将无法正常运行；n_e为任务网的网络设备数；f_nej为第j个网络设备的故障标识数据，其取值为

R_nej为第j个网络设备对网络运行能力的影响因子，取值为0≤R_nej≤1，其中，R_nej＝0，表示第j个网络设备对任务网网络运行完全没有影响，R_nej＝1，表示第j个网络设备出现故障后，任务网将无法正常运行；

所述资源使用能力评估结果B，用于评估任务网运行过程中卫星资源满足任务网网络业务需求的可能性，资源使用能力评估结果B的计算公式为：

其中，R_r为卫星资源利用率对资源使用能力评估结果的加权值，R_n为任务终端入网率对资源使用能力评估结果的加权值，R_cr为卫星资源告警率对资源使用能力评估结果的加权值；

所述业务通信能力评估结果C，用于评估任务网运行过程中卫星资源对任务网通信业务的实际保障效能，业务通信能力评估结果C的计算公式为：

其中，R_cn为无法接续呼叫的呼叫失败次数对业务通信能力评估结果C的加权值；R_d为传输丢包率对业务通信能力评估结果C的加权值；d_sk1为任务网的第k次呼通业务中，第一呼通终端的数据发送量；d_rk2为任务网的第k次呼通业务中，与第一呼通终端对应的第二呼通终端的数据接收量；d_sk2为任务网的第k次呼通业务中，第二呼通终端的数据发送量；d_rk1为任务网的第k次呼通业务中，第一呼通终端的数据接收量；R_a为任务终端入网尝试次数对业务通信能力评估结果C的加权值；a_nz为第z个入网终端的入网尝试次数，n_o为在网任务终端数量；所述第一呼通终端与第二呼通终端共同完成一次呼通业务。

8.如权利要求1所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，

所述资源状态评估模块，用于对卫星资源的当前运行状态进行实时感知，得到第二感知结果，使用第二评估体系标准对第二感知结果进行卫星资源实时状态的评估，得到第二评估结果，将第二评估结果存入数据库模块和任务统筹规划模块，将第二评估结果作为任务统筹规划模块进行资源动态规划的输入。

9.如权利要求1所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，

所述数据库模块，用于记录任务网卫星资源动态调配过程的数据信息，包括卫星通信资源、任务终端、任务网卫星资源动态调配的规划预案，任务网的网系运行评估结果，资源状态评估结果，历史运行任务，规划策略的数据信息；

所述数据库模块包括资源库、终端库、预案库、任务库、评价库和策略库。

10.如权利要求1所述的基于态势感知的任务网卫星资源动态调配装置,其特征在于，

所述任务统筹规划模块，用于实现卫星通信资源的动态调配和规划，根据感知结果、评估结果和调度任务输入信息，触发相应的任务资源调整机制；

在触发任务资源调整机制后，任务统筹规划模块以任务保障质量最优化为目标，根据设立的资源调配策略，对任务网卫星资源进行动态调整；

所述任务统筹规划模块,在获取更新的调度任务输入信息，或者根据感知结果和评估结果检测到任务网运行状态及在用卫星资源的状态发生变更时，触发相应的任务资源调整机制，进行资源规划；

在进行资源规划时，根据任务情况、资源规划策略、第一评估结果和第二评估结果进行资源规划计算，并根据资源规划需求从所有任务网进行全域资源的规划调整，最终实现全域资源的有效利用。

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