[发明专利]一种基于可用能力计算的天基资源在轨虚拟化方法

权利要求书

1.一种基于可用能力计算的天基资源在轨虚拟化方法，用于对单星或多星协同任务的天基资源的可用能力进行计算，所述方法包括：

将当前卫星的可用能力分为三类：信息观测能力、信息处理能力及信息传输能力；

计算所有观测载荷的可用观测时空条带列表；

计算所有处理载荷的可用数据处理时长列表；

计算所有传输、分发设备的传输能力可用时段列表；

所述计算所有观测载荷的可用观测时空条带列表的步骤包括：

在任务需求到达前，计算基础数据，所述基础数据包括太阳高度角、阴影区阳照区、观测覆盖可见性、对地覆盖、区域覆盖时间、卫星轨道及姿态；

基于基础数据计算任务约束，所述任务约束包括可发布存储容量、可发布能源、可用观测时间区间及最大观测时长；

计算用户需求，对用户在特定时空区间内的需求、权限进行匹配，包括确定各观测载荷的观测覆盖范围、任务观测时间区间，载荷成像分辨率、幅宽及谱段属性，由此组成可用观测时空条带列表；

若观测载荷是非可见光载荷，则所述区域覆盖时间的计算步骤包括：

选取当前观测载荷的所有可工作时段；

对每一个可工作时段，查询卫星星历数据；

对每一个可工作时段，计算卫星过境覆盖数据，记录各个时刻的覆盖点对；

将特定时刻连续的两个覆盖点对组成覆盖区域，根据覆盖区域与目标区域的相交情况计算观测覆盖可见性；若各时刻覆盖区域与目标区域始终不相交，则观测覆盖不可见；否则，将相交起始时间记为过境开始时间，结束相交的时间记为过境终止时间，作为一个过境时段区间，该过境时段区间为区域覆盖时间；

将所有过境时段区间组成区域目标过境时段列表；

若观测载荷是可见光载荷，则所述区域覆盖时间的计算步骤包括：

选取当前观测载荷的所有可工作时段；

对每一个可工作时段，查询卫星星历数据；

对每一个可工作时段，计算卫星过境覆盖数据，记录各个时刻的覆盖点对；

计算卫星的阴影区、阳照区时间区间；

若特定时刻位于阳照区时间区间内，则继续计算太阳高度角；若高度角满足观测载荷约束条件，则将特定时刻连续的两个覆盖点对组成覆盖区域，根据覆盖区域与目标区域的相交情况计算观测覆盖可见性；若各时刻覆盖区域与目标区域始终不相交，则观测覆盖不可见；否则，将相交起始时间记为过境开始时间，结束相交的时间记为过境终止时间，作为一个过境时段区间；该过境时段区间为区域覆盖时间；

若特定时刻位于阴影区时间区间内，或太阳高度角不满足观测载荷约束条件，则始终为观测覆盖不可见；将所有过境时段区间组成区域目标过境时段列表。

2.根据权利要求1所述的基于可用能力计算的天基资源在轨虚拟化方法，其特征在于，所述可发布存储容量的计算步骤，具体包括：

依据已规划任务列表，计算各个任务的观测数据量、传输数据量，并计算每项任务的消耗存储容；其中，生成观测数据增加存储占用，下传数据解除存储占用；

依照任务开始时间，存入所有任务的消耗存储容量，生成消耗存储容量列表；

计算剩余存储容量列表，为卫星大容量存储模块的初始容量与每一项消耗存储容量的差值；

读入剩余存储容量列表，遍历该列表，将最小值作为可发布存储容量。

3.根据权利要求2所述的基于可用能力计算的天基资源在轨虚拟化方法，其特征在于，所述可发布能源的计算步骤，具体包括：

依据已安排的任务预计蓄电池的能源消耗情况，读入蓄电池的初始容量和已安排的任务列表，在每个充、放电周期内，计算周期i内的能耗差Δe(i)：

Δe(i)＝e(i)-e(i-1)

e(i),e(i-1)分别为卫星第i个和i-1运行周期内的充、放电量；

周期i的可发布能源E(i)为：

E₀,E₁分别为蓄电池的初始电量和最大放电深度。

4.根据权利要求1所述的基于可用能力计算的天基资源在轨虚拟化方法，其特征在于，所述可用观测时间区间的计算步骤，具体包括：

计算卫星过境时间区间；

查询过境时间区间内的空闲时间列表，计算卫星空闲时间区间，作为可用观测时间区间。