本實(shí)用新型涉及一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度系統(tǒng)，屬于空間信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

空間信息網(wǎng)絡(luò)作為國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，可以服務(wù)遠(yuǎn)洋航行、應(yīng)急救援、導(dǎo)航定位、航空運(yùn)輸、航天測(cè)控等很多領(lǐng)域。但是，空間信息網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化和通信鏈路的頻繁連接/中斷的特性，使得網(wǎng)絡(luò)在不同時(shí)間可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬與服務(wù)質(zhì)量是變化的，而且各種飛行器信息傳送帶寬的需求也不盡相同，比如戰(zhàn)時(shí)優(yōu)先服務(wù)于空間信息作戰(zhàn)，可以提高作戰(zhàn)的實(shí)時(shí)性與有效性；平時(shí)優(yōu)先服務(wù)于應(yīng)急事件等，加快對(duì)緊急事件的響應(yīng)速度；除此之外盡量保證網(wǎng)絡(luò)資源的公平性與最大效能，最大努力滿足不同用戶的不同需求。

空間信息網(wǎng)絡(luò)是以衛(wèi)星為核心，由地面控制中心、飛行器、航天器等信息平臺(tái)以及用戶終端等節(jié)點(diǎn)組成的立體化網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。許多低軌偵查衛(wèi)星，需要接入空間信息網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由中高軌衛(wèi)星的中繼，來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸。而用于中繼傳輸?shù)闹懈哕壭l(wèi)星的數(shù)量和資源是受限的。。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種針對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境和任務(wù)需求對(duì)其網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高的帶寬利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量的信息網(wǎng)絡(luò)鏈路的空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是建立一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度模型，該模型主要包括天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心，根據(jù)任務(wù)不同在天基和地基調(diào)度中心分別實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)調(diào)度。該模型可以有效提高空間信息網(wǎng)絡(luò)的資源利用率并提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，發(fā)揮空間信息網(wǎng)絡(luò)資源的最大效能。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度系統(tǒng)，包括天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心；

所述天基調(diào)度中心包括天基感知中心和天基感知節(jié)點(diǎn)；

所述地基調(diào)度中心包括地基感知中心和地基感知節(jié)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)不同，基于群智感知技術(shù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)具有感知節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)變化、覆蓋面積廣、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、空間環(huán)境復(fù)雜、延時(shí)大且數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述天基調(diào)度中心包括至少一個(gè)天基感知節(jié)點(diǎn)和天基感知中心；

所述天基感知節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)固定時(shí)間周期的任務(wù)需求，發(fā)送給天基感知中心；

所述天基感知中心根據(jù)采集的各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的任務(wù)需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，生成調(diào)度表，然后根據(jù)調(diào)度表具體依次為各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)提供中繼服務(wù)。

進(jìn)一步，所述地基調(diào)度中心包括至少一個(gè)地面感知節(jié)點(diǎn)和地面感知中心；

所述地面感知節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)固定時(shí)間周期的任務(wù)需求，生成任務(wù)請(qǐng)求表，定期發(fā)送給地面感知中心；

所述地面感知中心接收天基感知中心的剩余網(wǎng)絡(luò)資源信息，根據(jù)采集的各個(gè)地面感知節(jié)點(diǎn)的任務(wù)需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，生成調(diào)度表，然后根據(jù)調(diào)度表依次為各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。

進(jìn)一步，所述天基感知節(jié)點(diǎn)還發(fā)送所述天基感知節(jié)點(diǎn)的I D和位置信息到天基感知中心。

進(jìn)一步，所述天基感知中心為中繼衛(wèi)星。

進(jìn)一步，所述天基感知節(jié)點(diǎn)包括航天器和近地面飛行器。

進(jìn)一步，所述地面感知中心為中繼衛(wèi)星地面站。

進(jìn)一步，所述地基感知節(jié)點(diǎn)包括地面站。

本實(shí)用新型將空間信息網(wǎng)絡(luò)分為天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心。根據(jù)任務(wù)需求不同，在天基骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中繼衛(wèi)星或中繼衛(wèi)星地面站完成空間網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)時(shí)調(diào)度，支持天基調(diào)度獨(dú)立運(yùn)行、地基調(diào)度獨(dú)立運(yùn)行、與天基地基調(diào)度協(xié)同運(yùn)行三種工作模式，有效提高空間信息網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率和吞吐量。針對(duì)空間信息網(wǎng)絡(luò)大時(shí)空跨度網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的高速信息傳輸及高時(shí)效應(yīng)用的要求，可從根本上解決現(xiàn)有空間信息網(wǎng)絡(luò)全域覆蓋能力有限、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和協(xié)同應(yīng)用能力弱的問(wèn)題，本實(shí)用新型以群智感知技術(shù)及空間信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，提出了基于群智感知技術(shù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度模型，該模型分為天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心，該模型并大大提高大時(shí)空跨度下實(shí)時(shí)端到端傳輸容量?jī)?yōu)化的可靠性和穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1所述的一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源天基調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)例所述的矩陣調(diào)度表；

圖3為群智感知模型示意圖；

圖4為本發(fā)明具體示例所述的一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度系統(tǒng)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述地基調(diào)度中心示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述天基調(diào)度中心示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例1所述的一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度系統(tǒng)，包括天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心；

所述天基調(diào)度中心包括天基感知中心和天基感知節(jié)點(diǎn)；

所述地基調(diào)度中心地基感知中心和地基感知節(jié)點(diǎn)。

本實(shí)用新型實(shí)施例1所述的一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源天基調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，所述天基調(diào)度中心包括至少一個(gè)天基感知節(jié)點(diǎn)和天基感知中心；

所述天基感知節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)固定時(shí)間周期的任務(wù)需求，發(fā)送給天基感知中心；

所述天基感知中心根據(jù)采集的各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的任務(wù)需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，生成調(diào)度表，然后根據(jù)調(diào)度表具體依次為各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)提供中繼服務(wù)。

本實(shí)用新型實(shí)施例2所述的一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源地基調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，所述地基調(diào)度中心至少一個(gè)地面感知節(jié)點(diǎn)和地面感知中心；

所述地面感知節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)固定時(shí)間周期的任務(wù)需求，生成任務(wù)請(qǐng)求表，定期發(fā)送給地面感知中心；

所述地面感知中心接收天基感知中心的剩余網(wǎng)絡(luò)資源信息，根據(jù)采集的各個(gè)地面感知節(jié)點(diǎn)的任務(wù)需求，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源分配，生成調(diào)度表，然后根據(jù)調(diào)度表依次為各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。

圖2為本發(fā)明具體實(shí)例所述的矩陣調(diào)度表。

所述天基感知節(jié)點(diǎn)還發(fā)送所述天基感知節(jié)點(diǎn)的I D和位置信息到天基感知中心。

所述天基感知中心為中繼衛(wèi)星。

所述天基感知節(jié)點(diǎn)包括航天器和近地面飛行器。

所述地面感知中心為中繼衛(wèi)星地面站。

所述地基感知節(jié)點(diǎn)包括地面站。

具體的，所述天基感知中心為中繼衛(wèi)星。所述天基感知節(jié)點(diǎn)包括航天器和近地面飛行器。所述地面感知中心為中繼衛(wèi)星地面站；所述地基感知節(jié)點(diǎn)包括航天器地面用戶站和臨近空間層飛行器地面用戶站。

圖3為群智感知模型示意圖，描述了群智感知模型，該模型主要包括群智感知中心、感知節(jié)點(diǎn)，感知中心具有任務(wù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能。與傳統(tǒng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)不同，基于群智感知技術(shù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)具有感知節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)變化、覆蓋面積廣、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、空間環(huán)境復(fù)雜、延時(shí)大且數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)?；谝陨咸攸c(diǎn)，本發(fā)明提出了基于群智感知的空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度方法及系統(tǒng)。

由于基于群智感知的空間信息網(wǎng)絡(luò)雙層調(diào)度模型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為各種飛行器、各種功能的衛(wèi)星等，其空間位置不固定，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)之間的信息鏈路也不固定，因此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)變化的。在本發(fā)明中，飛行器有兩類：一類是航天器，運(yùn)行穩(wěn)定，具有自己特定的軌道，相互之間的通信鏈路具有可預(yù)測(cè)性；另一類是臨近空間飛行器，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)軌跡不穩(wěn)定，相互間的通信鏈路會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的中斷。

本發(fā)明以群智感知技術(shù)為導(dǎo)向，提出基于群智感知技術(shù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度系統(tǒng)，包括天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心。如圖5所示，地基調(diào)度中心以地面總控中心為感知中心，中繼衛(wèi)星地面控制站作為群智感知空間信息網(wǎng)絡(luò)的地基感知中心，各個(gè)地面站地基調(diào)度中心作為感知節(jié)點(diǎn)；如圖6所示，天基調(diào)度中心是以空間信息網(wǎng)骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中繼衛(wèi)星作為群智感知空間信息網(wǎng)絡(luò)的感知中心，空間層航天器、近地飛行器作為感知節(jié)點(diǎn)。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中天基調(diào)度中心僅是將空間信息網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的用戶航天器作為感知節(jié)點(diǎn)，即凡是軌道位置在國(guó)內(nèi)地球站視距以外的GEO航天器和有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸要求的NGEO，其測(cè)控和數(shù)據(jù)需要由國(guó)內(nèi)地球站通過(guò)中繼衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)施；凡是在國(guó)內(nèi)地球站視距以外有事件應(yīng)急處理要求的各種軌道航天器，其應(yīng)急處理都可由國(guó)內(nèi)地球站通過(guò)數(shù)據(jù)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)施的用戶航天器。

如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施示例所述的一種空間信息網(wǎng)絡(luò)資源雙層調(diào)度示意圖，以天基地基協(xié)同調(diào)度為例，包括：作為各衛(wèi)星地面控制中心的地面感知節(jié)點(diǎn)地基感知節(jié)點(diǎn)向地面感知中心發(fā)布任務(wù)需求；各個(gè)空間層航天器作為天基感知節(jié)點(diǎn)向天基感知中心發(fā)布任務(wù)需求，優(yōu)先服務(wù)天基感知節(jié)點(diǎn)模式下，天基感知中心安排任務(wù)矩陣調(diào)度表，并將其發(fā)布給地基感知中心。地基感知中心解析調(diào)度表獲取剩余時(shí)隙，添加地基感知節(jié)點(diǎn)的任務(wù)，生成新的矩陣調(diào)度表，發(fā)送至天基感知中心。天基感知中心與地基感知中心根據(jù)調(diào)度表分別在授權(quán)時(shí)隙為感知節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。