CN117240348A - 基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及虚拟卫星领域，具体涉及一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法和系统，所述方法包括如下步骤：获取虚拟卫星资源管理指令；对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源；对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建。本公开能够根据用户需要将虚拟卫星构建为能够兼容不同异构设备、信息传输、处理均能统一的虚拟卫星系统。

Description

基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法和系统

技术领域

本公开涉及虚拟卫星领域，具体涉及一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法和系统。

背景技术

虚拟卫星是一套全新理念的卫星资源整合系统，用户无需考虑卫星本身的类型，向该系统提供卫星配置要求，虚拟卫星就可以将目前所有的卫星资源进行整合，向用户提供标准化数据产品以及全面的解决方案。将在轨的卫星虚拟的组合成若干颗具备基于全球网格的区域目标信息采集能力的虚拟卫星，可虚拟搭载不同类型传感器、具备不同重访周期及不同轨道高度、装载不同的应用软件。

虚拟卫星不仅可以产生已有的各种类型分辨率的光学、微波及高光谱等遥感数据，还可以通过不同卫星数据的组合与数据融合技术产生出直接满足用户需求的特定分辨率的、特定波段组合的、特定周期的序列数据及不同数据源的组合数据。通过虚拟卫星构建系统可以产生多层次标准遥感信息产品。

虚拟卫星资源的架构需求涉及到多高空平台、多类型用户、多任务需求、多资源调度等情况，其网络业务具有动态拓扑、需求复杂、层次广泛的特点。针对虚拟卫星资源的组织结构，需要对其资源问题进行细粒度、多维度的分析。

由于虚拟卫星资源为异构网络体系，其中的资源种类众多，因此存在着多维度、多标准的资源表示方式。从管理者的角度出发，虚拟卫星资源中的一切信息都可以视为网络中的资源，虚拟卫星资源中的资源种类繁多，不仅包括任务数据获取、计算、存储和转发过程中涉及的设施（观测设备、控制设备、计算设备、存储设备、传输设备）和能力，还包含以上过程中所需要的功能性度量（可靠性、连通性、兼容性等）。虚拟卫星构建系统基本功能服务由以下几部分组成：虚拟卫星资源管理系统、虚拟卫星配置管理、运行日志管理以及虚拟卫星运行报告生成。虚拟卫星资源中各类需求约束以及异构信息资源主体所涉及的资源模型之间的相互独立性，导致了空间网络资源在建模、描述和应用等方面的异构性。不同异构设备间缺乏统一、标准的资源定义与表示，导致网络中不同平台及个体在进行资源信息交换、共享、处理时可能会产生信息缺失、语义冲突、处理不兼容等各种问题。

发明内容

本公开提供一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法和系统，能够根据用户需要将虚拟卫星构建为能够兼容不同异构设备、信息传输、处理均能统一的虚拟卫星系统，解决背景技术中提到的不同异构设备间缺乏统一、标准的资源定义与表示，导致网络中不同平台及个体在进行资源信息交换、共享、处理时可能会产生信息缺失、语义冲突、处理不兼容等问题。为解决上述技术问题，本公开提供如下技术方案：

作为本公开实施例的一个方面，提供一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，包括如下步骤：

获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；

对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

可选地，所述虚拟卫星资源管理指令还包括虚拟卫星资源的删除、编辑、检索或查看。

可选地，对所述卫星资源进行梳理，包括：根据所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，获取未使用的所述卫星资源情况或者可共享使用的卫星资源情况。

可选地，结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配，包括：

将梳理完成后的卫星资源分为可共享资源和空闲资源；

结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令以及可共享资源和空闲资源的情况，选择虚拟卫星资源调度模型，所述虚拟卫星资源调度模型选自如下模型中的一种：整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型或混合整数规划模型；

根据虚拟卫星资源调度模型对所述虚拟卫星资源进行合理分配，并获得所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源。

可选地，所述观测资源包括如下中的一种或多种：高分辨率相机、宽视场成像仪、可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波辐射计、微波成像仪或多光谱成像仪。

和/或，所述计算资源包括CPU数量和计算能力、内存大小以及相应的功能属性，所述功能属性包括CPU使用率和压缩率；

和/或，所述存储资源包括存储容量和相应的存储格式；

和/或，所述传输资源包括收发信机、多址天线以及链路类型，所述链路类型包括星间链路和星地链路。

可选地，对卫星资源的配置指令的封装，包括：将所述配置指令与所述卫星资源中的底层驱动进行匹配；所述底层驱动包括：对观测资源的类型或指标的配置、计算资源和存储资源的使用占用配置、传输资源的链路类型选择、收发信机的配置。

可选地，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，包括：

将所述虚拟卫星资源管理指令与虚拟卫星资源元数据进行比对；如果所述虚拟卫星资源管理指令中包括了所述虚拟卫星资源元数据未包含或者未识别的内容时，生成错误信息并反馈回用户；所述虚拟卫星资源元数据为所述卫星资源的描述。

作为本公开实施例的另一个方面，提供一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建系统，包括：

管理指令获取单元，获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

管理指令验证和卫星资源获取单元，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；

虚拟卫星资源调度单元，对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

一致性配置单元，根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

作为本公开实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法。

作为本公开实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法。

相对于现有的虚拟卫星构建系统，本公开实施例可以根据用户需要将虚拟卫星构建为能够兼容不同异构设备、信息传输、处理均能统一的虚拟卫星系统，解决背景技术中提到的不同异构设备间缺乏统一、标准的资源定义与表示，导致网络中不同平台及个体在进行资源信息交换、共享、处理时可能会产生信息缺失、语义冲突、处理不兼容等问题。

附图说明

图1为本公开实施例1中的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法的流程图；

图2 为本公开实施例1中的卫星资源描述模型图；

图3为本公开实施例1中的虚拟卫星资源进行分配流程图；

图4为本公开实施例1中的虚拟卫星资源调度模型示意图；

图5为本公开实施例1中的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建系统示意框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。

此外，本公开还提供了基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建系统、电子设备、计算机可读存储介质、程序，上述均可用来实现本公开提供的任一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，相应技术方案和描述和参见方法部分的相应记载，不再赘述。

基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法的执行主体可以是计算机或者其他能够实现基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建的装置，例如，方法可以由终端设备或服务器或其它处理设备执行。在一些可能的实现方式中，该基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。

实施例1

本实施例提供一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，如图1所示，包括如下步骤：

S10、获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

S20、对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；

S30、对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

S40、根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

基于上述配置本公开实施例提出将虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证和虚拟卫星的合理分配，这样根据用户需要将虚拟卫星构建为满足需求的系统，而且还将分配的卫星资源进行一致性配置，这样能够兼容不同异构设备、信息传输、处理均能统一的虚拟卫星系统。

下面分别对本公开实施例的各步骤进行详细说明。

S10、获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

其中，用户可根据需要对虚拟卫星资源进行增删改查（也即构建、删除、编辑和查看），虚拟卫星资源构建和虚拟卫星资源编辑功能主要包含了创建虚拟卫星资源、更新虚拟卫星资源和删除虚拟卫星资源，即包含了针对虚拟卫星资源元数据信息的增改操作。而对于虚拟卫星资源的创建和更新操作，需要业务工作流的引入。在系统UI入口处，用户（接入平台）通过提供必要的虚拟卫星资源相关信息，方可提交虚拟卫星资源构建或更新请求。

其中，查看虚拟卫星资源信息查看主要为用户提供与虚拟卫星资源相关的信息浏览服务，为用户提供全面的与虚拟卫星资源相关的信息。

其中，虚拟卫星资源检索功能为用户提供检索虚拟卫星资源信息机制的服务。对于虚拟卫星资源的检索按需求分为普通检索和高级检索。虚拟卫星资源检索功能通过提供的各类检索条件，使用REST方式进行Web Service调用，完成检索用例。

S20、对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源。

其中，所述卫星资源调用的是空间信息网络资源池里的资源。

在一些实施例中，所述逻辑验证还包括页面验证：在前端页面（接入平台），对用户输入或修改的虚拟卫星资源元数据信息进行页面验证，如填充信息可否为空、填充字符使用的限制、填充字符的个数限制等。对于不符合要求的信息项需要用户进行更改或补充。通过页面验证的虚拟卫星资源元数据信息将进一步进行逻辑验证，逻辑验证针对得到的虚拟卫星资源元数据根据虚拟卫星资源类别的不同进行更进一步相应类型的验证检查。通过验证的虚拟卫星资源方可进行下一步的创建或更新工作。新建的软件虚拟卫星资源元数据将存储于数据库的域中，而更新操作则针对域中的虚拟卫星资源元数据进行。若初步针对数据库的虚拟卫星资源创建操作或虚拟卫星资源更新操作成功，则系统封装创建或更新成功的信息作为响应，同时触发异步方式的虚拟卫星资源工作流的实施。

作为一种优选的实施方式，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，还包括：

将所述虚拟卫星资源管理指令与虚拟卫星资源元数据进行比对；如图1所示，如果所述虚拟卫星资源管理指令中包括了所述虚拟卫星资源元数据未包含或者未识别的内容时，生成错误信息并反馈回用户；所述虚拟卫星资源元数据为所述卫星资源的描述。

其中，虚拟卫星资源调度是基于多任务多卫星资源的调度，必须保证任务的独立自主性和实时高效性，从而能够为每一个任务分配合理的卫星资源，在虚拟卫星资源设施中。其中，任何空间任务的执行都需要使用适配的资源，资源的描述将被用作资源调度和分配的基础。根据四种资源对应实体的关系分析，将其对应到卫星资源描述模型中，如图2所示，为了对所述卫星资源进行描述，特别地提出一种卫星资源描述模型，所述卫星资源包括：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；卫星资源描述模型还包括卫星参数和轨道参数，其中，卫星参数包括卫星的功能、型号、重量和体积，而轨道参数包括精度、纬度、高度和速度；其中，所述逻辑验证也包括了对虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星参数和轨道参数进行验证，看是否能够符合卫星资源描述模型要求。

S30、对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

对所述卫星资源进行梳理，包括：根据所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，获取未使用的所述卫星资源情况或者可共享使用的卫星资源情况。其中，可共享使用的卫星资源情况包括其他虚拟卫星中的可共享的卫星资源情况，可以共用其全部或部分数据。

作为一种优选的实施方式，结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配，如图3所示，包括：

S301、将梳理完成后的卫星资源分为可共享资源和空闲资源；

S303、结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令以及可共享资源和空闲资源的情况，选择虚拟卫星资源调度模型，所述虚拟卫星资源调度模型选自如下模型中的一种：整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型或混合整数规划模型；

S305、根据虚拟卫星资源调度模型对所述虚拟卫星资源进行合理分配，并获得所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源。

其中，可共享资源为其他虚拟卫星中的可共享的卫星资源。根据可共享资源和空闲资源的情况即可针对性的选择虚拟卫星资源的调度，其中，如图4所示，可选的虚拟卫星资源调度模型包括整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型或混合整数规划模型，如图4所示，具体地，可选的模型依据时频、功率、时间窗口三种资源对象进行划分，所涉及的模型主要包括整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型、混合整数规划模型等，不同的模型具有不同的侧重点及优势。

1）基于时频的资源调度技术。在基于时频的资源调度技术中，主要通过在多频时分多址（Multi-Frequency Time Division Multiple Access，MF-TDMA）通信机制下将整块时频资源量化为不可分割的时频资源块，并通过时频资源约束条件及目标函数建立对应的数学规划模型，求解资源分配方案。

2）基于功率的资源调度技术。基于功率的资源调度技术中主要考虑能量分配、信道功率分配、载波功率分配等功率资源分配，多采用约束满足问题模型对调度问题进行求解。

3）基于时间窗口的资源调度技术。基于时间窗口的资源调度技术与任务需求贴合最紧，因为虚拟卫星资源中用户任务申请往往都有任务执行时间段要求，要想使任务满足执行条件，任务需求时间必须在时间窗口区间以内，基于时间窗口的资源调度研究往往从任务完成数目、资源利用率优化、任务执行收益等方面进行分析，并且具有多约束、多变量的特点，往往通过约束满足问题模型和整数规划模型进行问题的求解。

S40、根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述观测资源包括如下中的一种或多种：高分辨率相机、宽视场成像仪、可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波辐射计、微波成像仪或多光谱成像仪。

作为一种可选的实施方式，所述计算资源包括CPU数量和计算能力、内存大小以及相应的功能属性，所述功能属性包括CPU使用率和压缩率；

作为一种可选的实施方式，所述存储资源包括存储容量和相应的存储格式；

作为一种可选的实施方式，所述传输资源包括收发信机、多址天线以及链路类型，所述链路类型包括星间链路和星地链路。

作为一种可选的实施方式，对卫星资源的配置指令的封装，包括：将所述配置指令与所述卫星资源中的底层驱动进行匹配；所述底层驱动包括：对观测资源的类型或指标的配置、计算资源和存储资源的使用占用配置、传输资源的链路类型选择、收发信机的配置。

作为一种优选的实施方式，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，包括：

将所述虚拟卫星资源管理指令与虚拟卫星资源元数据进行比对；如果所述虚拟卫星资源管理指令中包括了所述虚拟卫星资源元数据未包含或者未识别的内容时，生成错误信息并反馈回用户；所述虚拟卫星资源元数据为所述卫星资源的描述，所示描述包括上述卫星参数和轨道参数的描述，也包括观测资源、计算资源、存储资源和传输资源的描述。

实施例2

本实施例提供一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建系统100，如图5所示，包括：

管理指令获取单元1，获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

管理指令验证和卫星资源获取单元2，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；

虚拟卫星资源调度单元3，对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

一致性配置单元4，根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

管理指令获取单元1中，用户可根据需要对虚拟卫星资源进行增删改查（也即构建、删除、编辑和查看），虚拟卫星资源构建和虚拟卫星资源编辑功能主要包含了创建虚拟卫星资源、更新虚拟卫星资源和删除虚拟卫星资源，即包含了针对虚拟卫星资源元数据信息的增改操作。而对于虚拟卫星资源的创建和更新操作，需要业务工作流的引入。在系统UI入口处，用户（接入平台）通过提供必要的虚拟卫星资源相关信息，方可提交虚拟卫星资源构建或更新请求。

其中，查看虚拟卫星资源信息查看主要为用户提供与虚拟卫星资源相关的信息浏览服务，为用户提供全面的与虚拟卫星资源相关的信息。

其中，虚拟卫星资源检索功能为用户提供检索虚拟卫星资源信息机制的服务。对于虚拟卫星资源的检索按需求分为普通检索和高级检索。虚拟卫星资源检索功能通过提供的各类检索条件，使用REST方式进行Web Service调用，完成检索用例。

管理指令验证和卫星资源获取单元2中，所述逻辑验证还包括页面验证：在前端页面（接入平台），对用户输入或修改的虚拟卫星资源元数据信息进行页面验证，如填充信息可否为空、填充字符使用的限制、填充字符的个数限制等。对于不符合要求的信息项需要用户进行更改或补充。通过页面验证的虚拟卫星资源元数据信息将进一步进行逻辑验证，逻辑验证针对得到的虚拟卫星资源元数据根据虚拟卫星资源类别的不同进行更进一步相应类型的验证检查。通过验证的虚拟卫星资源方可进行下一步的创建或更新工作。新建的软件虚拟卫星资源元数据将存储于数据库的域中，而更新操作则针对域中的虚拟卫星资源元数据进行。若初步针对数据库的虚拟卫星资源创建操作或虚拟卫星资源更新操作成功，则系统封装创建或更新成功的信息作为响应，同时触发异步方式的虚拟卫星资源工作流的实施。

作为一种优选的实施方式，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，还包括：

将所述虚拟卫星资源管理指令与虚拟卫星资源元数据进行比对；如图1所示，如果所述虚拟卫星资源管理指令中包括了所述虚拟卫星资源元数据未包含或者未识别的内容时，生成错误信息并反馈回用户；所述虚拟卫星资源元数据为所述卫星资源的描述。

其中，虚拟卫星资源调度是基于多任务多卫星资源的调度，必须保证任务的独立自主性和实时高效性，从而能够为每一个任务分配合理的卫星资源，在虚拟卫星资源设施中。其中，任何空间任务的执行都需要使用适配的资源，资源的描述将被用作资源调度和分配的基础。根据四种资源对应实体的关系分析，将其对应到卫星资源描述模型中，如图2所示，为了对所述卫星资源进行描述，特别地提出一种卫星资源描述模型，所述卫星资源包括：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；卫星资源描述模型还包括卫星参数和轨道参数，其中，卫星参数包括卫星的功能、型号、重量和体积，而轨道参数包括精度、纬度、高度和速度；其中，所述逻辑验证也包括了对虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星参数和轨道参数进行验证，看是否能够符合卫星资源描述模型要求。

虚拟卫星资源调度单元3中，对所述卫星资源进行梳理，包括：根据所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，获取未使用的所述卫星资源情况或者可共享使用的卫星资源情况。其中，可共享使用的卫星资源情况包括其他虚拟卫星中的可共享的卫星资源情况，可以共用其全部或部分数据。

作为一种优选的实施方式，结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配，包括：

将梳理完成后的卫星资源分为可共享资源和空闲资源；

结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令以及可共享资源和空闲资源的情况，选择虚拟卫星资源调度模型，所述虚拟卫星资源调度模型选自如下模型中的一种：整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型或混合整数规划模型；

根据虚拟卫星资源调度模型对所述虚拟卫星资源进行合理分配，并获得所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源。

其中，可共享资源为其他虚拟卫星中的可共享的卫星资源。根据可共享资源和空闲资源的情况即可针对性的选择虚拟卫星资源的调度，其中，如图4所示，可选的虚拟卫星资源调度模型包括整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型或混合整数规划模型，如图4所示，具体地，可选的模型依据时频、功率、时间窗口三种资源对象进行划分，所涉及的模型主要包括整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型、混合整数规划模型等，不同的模型具有不同的侧重点及优势。

1）基于时频的资源调度技术。在基于时频的资源调度技术中，主要通过在多频时分多址（Multi-Frequency Time Division Multiple Access，MF-TDMA）通信机制下将整块时频资源量化为不可分割的时频资源块，并通过时频资源约束条件及目标函数建立对应的数学规划模型，求解资源分配方案。

2）基于功率的资源调度技术。基于功率的资源调度技术中主要考虑能量分配、信道功率分配、载波功率分配等功率资源分配，多采用约束满足问题模型对调度问题进行求解。

3）基于时间窗口的资源调度技术。基于时间窗口的资源调度技术与任务需求贴合最紧，因为虚拟卫星资源中用户任务申请往往都有任务执行时间段要求，要想使任务满足执行条件，任务需求时间必须在时间窗口区间以内，基于时间窗口的资源调度研究往往从任务完成数目、资源利用率优化、任务执行收益等方面进行分析，并且具有多约束、多变量的特点，往往通过约束满足问题模型和整数规划模型进行问题的求解。

一致性配置单元4中，所述观测资源包括如下中的一种或多种：高分辨率相机、宽视场成像仪、可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波辐射计、微波成像仪或多光谱成像仪。

作为一种可选的实施方式，所述计算资源包括CPU数量和计算能力、内存大小以及相应的功能属性，所述功能属性包括CPU使用率和压缩率；

作为一种可选的实施方式，所述存储资源包括存储容量和相应的存储格式；

作为一种可选的实施方式，所述传输资源包括收发信机、多址天线以及链路类型，所述链路类型包括星间链路和星地链路。

实施例3

本实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1中的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法。

本公开实施例3仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

电子设备可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备的组件可以包括但不限于：至少一个处理器、至少一个存储器、连接不同系统组件（包括存储器和处理器）的总线。

总线包括数据总线、地址总线和控制总线。

存储器可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器（RAM）和/或高速缓存存储器，还可以进一步包括只读存储器（ROM）。

存储器还可以包括具有一组（至少一个）程序模块的程序工具，这样的程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

处理器通过运行存储在存储器中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。

电子设备也可以与一个或多个外部设备（例如键盘、指向设备等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口进行。并且，电子设备还可以通过网络适配器与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。网络适配器通过总线与电子设备的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID（磁盘阵列）系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

实施例4

本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现实施例1中的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法的步骤。

其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本公开还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例1中所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法的步骤。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

尽管已经示出和描述了本公开的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；

对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

2.如权利要求1所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，所述虚拟卫星资源管理指令还包括虚拟卫星资源的删除、编辑、检索或查看。

3.如权利要求1或2所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，对所述卫星资源进行梳理，包括：根据所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，获取未使用的所述卫星资源情况或者可共享使用的卫星资源情况。

4.如权利要求1所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配，包括：

将梳理完成后的卫星资源分为可共享资源和空闲资源；

结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令以及可共享资源和空闲资源的情况，选择虚拟卫星资源调度模型，所述虚拟卫星资源调度模型选自如下模型中的一种：整数规划模型、0-1 规划模型、约束规划模型、约束满足问题模型、非线性规划模型或混合整数规划模型；

根据虚拟卫星资源调度模型对所述虚拟卫星资源进行合理分配，并获得所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源。

5.如权利要求1-2、4任一项所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，所述观测资源包括如下中的一种或多种：高分辨率相机、宽视场成像仪、可见光红外扫描辐射计、红外分光计、微波辐射计、微波成像仪或多光谱成像仪；

和/或，所述计算资源包括CPU数量和计算能力、内存大小以及相应的功能属性，所述功能属性包括CPU使用率和压缩率；

和/或，所述存储资源包括存储容量和相应的存储格式；

和/或，所述传输资源包括收发信机、多址天线以及链路类型，所述链路类型包括星间链路和星地链路。

6.如权利要求5所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，对卫星资源的配置指令的封装，包括：将所述配置指令与所述卫星资源中的底层驱动进行匹配；所述底层驱动包括：对观测资源的类型或指标的配置、计算资源和存储资源的使用占用配置、传输资源的链路类型选择、收发信机的配置。

7.如权利要求1-2、4任一项所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法，其特征在于，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，包括：

将所述虚拟卫星资源管理指令与虚拟卫星资源元数据进行比对；如果所述虚拟卫星资源管理指令中包括了所述虚拟卫星资源元数据未包含或者未识别的内容时，生成错误信息并反馈回用户；所述虚拟卫星资源元数据为所述卫星资源的描述。

8.一种基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建系统，其特征在于，包括：

管理指令获取单元，获取虚拟卫星资源管理指令，所述虚拟卫星资源管理指令包括虚拟卫星资源的构建；

管理指令验证和卫星资源获取单元，对所述虚拟卫星资源管理指令进行逻辑验证，通过逻辑验证后获取所述虚拟卫星资源管理指令中包含的卫星资源，所述卫星资源包括如下资源中的一种或多种：观测资源、计算资源、存储资源和传输资源；

虚拟卫星资源调度单元，对所述卫星资源进行梳理，并结合网络中其他的虚拟卫星资源管理指令对虚拟卫星资源进行合理分配；

一致性配置单元，根据所述虚拟卫星资源管理指令相应分配的卫星资源进行一致性配置以实现虚拟卫星构建，所述一致性配置包括对卫星资源的配置指令的封装，所述配置指令用于根据虚拟卫星资源管理指令对所述卫星资源的配置使得用户可以直接调用卫星资源。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的基于软件定义卫星共享星座的虚拟卫星构建方法。