中继卫星系统的多星多天线动态调度方法

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1、492清华大学学报(自然科学版)度。文[9]提出一种任务调度框架，将中继卫星的∑≤1．任务进一步分解为持续时间更短的子任务集合，但M∈NPM3)s为天线准备时间变量，表示M由Job仅针对单个空间目标的可分解任务调度。上述预约切换至Job所属天线需要的准备时间，需要满足以式任务调度的研究均没有考虑空间任务的容忍延时下约束条件：能力，且主要集中在2个方面：1)从空间任务本身矾≥0．出发，考察任务内容的可分解性、相关性和冲突特4)为链路空闲时问变量，表示从Job结性，寻求任务调度的最大收益；2)从时间特性出束到Jobi开始的空闲时间，需要满足以下约束条件

2、：发，问题被归结为任务冲突检测，最终转变成优先叫≥0．级判决问题。此外，文[5]假设空间任务之间相互5)t为任务调度开始时间变量，表示Job在独立，建立了一种并机调度模型，但忽略了单址接M上的调度开始时间。入(singleaccess，SA)天线和多址接人(multiple中继卫星系统任务调度问题被建模成如下多星access，MA)天线之间的差异。多天线服务模型：针对上述问题，本文构建了中继卫星系统的多星多天线服务模型，并提出了一种动态的空间任务132ax∑∑∞，(1)J∈八{Job}∈NP调度方法，仿真试验表明：该方法能够有效提升中s．t．∑∑z

3、≤1；(2)继卫星系统的空间任务完成能力，更好发挥多星多J∈八{Job／M．k∈NPM1天线资源效能。∑∑z一∑Y(3)JE八{Job／}∈NPMJAENPMJ1中继卫星系统服务建模∑∑z～∑∑一0；(4)中继卫星搭载有SA和MA这2种天线。SAJ∈f＼{Jobi}ENPMJiE八{Jobj}^ENPM天线是机械转动的，天线转动时间与转动角度成正aiya≤*，VE，；(5)M∈NPM比，转动所需时间为分钟级别_1。MA天线采用数∑(一7．O一d)≤b；(6)字波束成形技术，MA天线波束指向的调整时间是ENPM常量，调整所需时间小于1S。此外，SA天

4、线的∑(叫一)≥0．(7)M∈NPMj传输速率大于等于MA天线，因此对于同一任务目标函数式(1)的物理含义是最大化中继卫星Job采用SA天线的处理时间小于等于采用MA天系统的任务调度收益，其中CO是Job的收益权重。线的，即有：约束式(2)用于保证任一任务只能服务一次，避免sA≤d．任务重复服务；约束式(3)用于保证任一任务只能被假设当前任务集合J一{Job，Jobz⋯．，Job}，有M个相互独立的中继卫星服务链路。Job的时间一个中继卫星链路服务，避免重复服务；约束式(4)用于保证在任一服务链路的调度序列中，任意任务窗口为tWf：[，b1]，其中

5、a和b分别是Job的最的前者和后者均由该链路提供服务；约束式(5)和早起始时间和最晚终止时间，且在tw内Job有(6)分别用于保证任一任务的服务开始时间必须晚于个链路可以提供服务，则可服务链路集合NP可以其时间窗口的起始时间，服务结束时间必须早于其表示为时间窗口的终止时间；最后，约束式(7)用于保证相NPM一{M{k一1，2，⋯，)，邻2个任务之间的等待时间要大于天线准备时间。链路M独立处理任务Job的持续时间为d。此外，还需定义以下几个变量：2空间任务动态调度方法1)32为任务序列化变量，如果在上Job2．1拓扑动态变化的利用被调度在Job之后则

6、一1，否则z矾一0。该依据空间网络拓扑结构的动态变化，在时间上变量满足以下约束条件：对调度过程进行细分，减小每次调度的规划时长和班≤1．J∈J＼{JObl}M∈NPMj任务数量，进而达到动态的空间任务调度效果。2)为服务链路标记变量，如果调度M服务假设某一中继卫星在时刻i存在个可视目Job则y一1，否则y一0。该变量满足以下约标，当时刻可视目标发生变化，则定义时刻i的束条件：规划时隙为林鹏，等中继卫星系统的多星多天线动态调度方法493S一[，J一1]，i

7、I—d．小于该门限时，需与后一个规划时隙进行合并，则有：在当前规划时隙s内，结合中继卫星2种天f[，J一1]，J—i≥AT，Ui≠Uj；线资源差异，建立中继卫星系统的多星多天线服务lEi，k一1]，一i

8、出厂了一种基于种群联合进化的中继卫星系统资源分配算法，算法实现流程如图2所示。l霾堕笙垒I开始t选取规划时隙内需服务任务的