[发明专利]一种基于合同网算法的多任务动态分配方法

说明书

本发明涉及一种基于合同网算法的多任务动态分配方法，该方法通过模拟市场机制中的合同交易过程来实现节点之间的协商合作，在通过追求局部最优的基础上来实现全局最优上的任务分配。该方法在单个卫星中对每个注册卫星的执行任务能力建立动态数据库，在算法里没有绝对的管理者，也没有绝对的承包商，能够让卫星灵活地将任务分配给能够胜任的承包商执行，以减少资源耗费；同时为了让任务分配趋于最佳合理状态，并将蚁群算法中的转移概率公式改进为所需的卫星执行任务的效果概率公式，实现了对任务执行能力的动态评估，避免了重复迭代求解，有利于降低通信负载和优化功率消耗，提高了卫星系统任务分配的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种用于卫星网络系统的多任务动态分配方法，适用于建立卫星网络系统中的任务分配方式，属于卫星资源分配技术领域。

背景技术

随着各种卫星技术快速发展和普及应用，通过卫星能够实时地直接获取和传输大量信息已经成为共识。无论是针对星上各系统的信息交互，还是天基网络中不同层次、不同轨道上多种类型的卫星互联互通，卫星都需要按照信息资源的最大有效综合利用原则，实现智能化信息获取、储存、处理和分发的能力。

卫星任务规划和资源调度技术作为卫星网络系统的关键技术，是实现智能化组网技术的核心，它根据空间环境的感知和认识以及卫星本身的能力和状态，利用计算机知识建模技术、人工智能搜索技术等，依据一段时间内的任务目标，对若干可供选择的动作及所涉及的资源约束进行推理，自动地生成一组时间上有序的活动序列。多任务动态分配技术是卫星任务规划和资源调度技术的重要组成部分，尤其是当空间环境是动态的，可能由于态势变化、突发威胁、或者是新增任务等原因，导致预先设定的任务序列无法使用。为了避免这种情况造成的任务失败，此时，需要根据当前任务空间的变化，进行动态的任务分配，完成既定的任务总目标。

随着卫星系统复杂程度不断提高，系统规模将越来越大。这就造成星上任务规划与资源调度系统中需要处理的任务数据规模越来越大，采用传统的分配方式发生分配失败的概率将越来越大。

合同网算法(Contract Net Protocal)是由Stanford大学的Smith提出的，主要是用来解决分布式系统中节点的动态信息交互问题。由于该算法具有较强的鲁棒性和动态性，近些年也是学者们研究的热点，并逐渐应用于各个领域。合同网算法的核心思想是通过模拟市场机制中的合同交易过程来实现节点之间的协商合作，在通过追求局部最优的基础上来实现全局最优上的任务分配。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供了一种基于合同网算法的多任务动态分配方法，实现了卫星网络系统的自主任务分配功能，提高了系统的运行效率。

本发明的技术解决方案是：

提供一种用于卫星网络系统的任务分配方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)分布式卫星网络系统内的各卫星加载需分配的任务以及各卫星的任务完成时间及连通率，确定卫星网络系统中的单个或多个卫星作为任务管理者；

(2)任务管理者将自己不能完成的或者自己完成代价较大的任务向其它拥有执行任务能力的备选执行卫星发布任务请求；

(3)接收任务请求的卫星计算自身执行效果概率，并上传到任务管理者；

(4)任务管理者根据效果概率选择任务执行者，并将该任务执行者不再作为备选执行卫星；

(5)任务管理者向任务执行者下发任务，如果任务执行者接受该任务，则进入步骤(6)，否则返回步骤(4)；

(6)任务管理者向任务执行者分发任务，然后等待执行结果；

(7)执行卫星执行完任务后，将执行结果上报任务管理者，并更新任务完成时间，以及自身和其他卫星的连通率。