CN119402066A 面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法 （西安电子科技大学）

面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传本发明公开一种面向巨型低轨卫星星座的中由于无法全球布站导致的测控数传任务完成成的多智能体网络中，得到当前时隙对应的动作，并根据动作确定入境低轨卫星和关联地面任务和资源之间的相互影响又减少了执行时决2和星座状态分别对测控中心的状态、低轨卫星星座的状态和地面站的状态进行状态提取，将所述任务要素、所述资源属性、所述地面站状态和所述低轨卫星根据最短路径路由表得到所述入境低轨卫星和任务低轨卫星之间的所述路由路径和所述关联地面站确定调度序列。2.根据权利要求1所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其所述任务层包括多个所述待规划任务，所述待规划任务的任务类型包括所述资源层包括可见时间窗资源和星间链路资源，所述资源属性包括时间窗开始时所述设备状态包括地面站状态和地面站类型，所述地面站状态包括3.根据权利要求1所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其所述多智能体网络包括：在线策略网络、在线价值网络、目所述在线策略网络的输入为局部观测向量，输出为动作，并利用所述在线价值网络的输入为观测向量和动作向量，输出为一维输出值，利用软更新方式完成所述在线价值网络和所述在线策略网络对应的所述目标价值网其中，所述局部观测向量是各个智能体根据可用资源计算当前所述可用资源是根据第一约束条件对各个时隙对应的任务要素、资源3所述任务要素是利用任务层对训练集合中的任务进行数据所述资源属性、所述地面站状态和所述低轨卫星状态是利用资源层、所述观测向量是由经验回放池中各个智能体的智能体状态拼接得所述动作向量是由经验回放池中各个智能体的输出动作拼接得所述经验回放池中存放的数据是所述在线策略网络经过多轮4.根据权利要求3所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其;5.根据权利要求3所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其;其中，isExist表示是否有任务；sam表示任务低轨卫星；pri表示任务优先级；dsate,表示地面站的状态；dsup,表示地面站是否支持待规划任务；sarf,saf,…sar"分别表示与地面站d,可见的低轨卫星信息；m表示选择m个可见的低轨卫星；表示i时隙智能体"的局部观测向量；表示智能体"在i时隙的参数；6.根据权利要求1所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其;示i时隙智能体"的动作；表示智能体"在i时隙的参数。7.根据权利要求1所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其4;表示为向上取整函数；表示智能体"在i时隙的映射结果；M表示i8.根据权利要求1所述的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，其;5[0001]本发明涉及低轨卫星通信技术领域,尤其涉及[0002]低轨卫星测控和数传是保证低轨卫星正常执行任务并实现星上数据回传的重要[0003]现有的测控数传任务规划方案往往都忽略了境外低轨卫星数据实时获取相关的又出现了为了如何利用星间链路实现测控数传信息的传输并设计出与其相对应的测控数信息获取、传输、处理的重要手段。近年来大规模低轨卫星星座正在快速发展，例如Starlink计划发射42000颗低轨卫星。低轨卫星测控是保证巨型星座正常运行并完成指定6根据所述路由路径和所述关联地面站确定调度序列。利用软更新方式完成所述在线价值网络和所述在线策略网络对应的所述目标价7所述任务要素是利用任务层对训练集合中的任务进行数据星座状态分别对测控中心的状态、低轨卫星星座的状态和地面站的状态进行状态提取得所述观测向量是由经验回放池中各个智能体的智能体状态拼接得所述动作向量是由经验回放池中各个智能体的输出动作拼接得所述经验回放池中存放的数据是所述在线策略网络经过多轮;;dsate,表示地面站的状态；dsup,表示地面站是否支持待规划任务；sarf,saf,…sar"分别表示与地面站d,可见的低轨卫星信息；m表示选择m个可见的低轨卫星；表示i时隙智能体"的局部观测向量；表示智能体"在i时隙的参数；;8表示时隙智能体"的动作；表示智能体"在i时隙的参数。[0013]在一种可能的实现方式中，所述根据所述动作确定入境;t时隙智能体n的动作。[0014]在一种可能的实现方式中，所述网络化测控数传任务调度方法的目标函数表示;本发明通过采用了一种面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方法，程表述为多智能体深度强化学习过程，结合策略网络和价值网络建立适合巨型LEO低轨卫本发明将测控数传任务调度固有的约束满足目标模型通过多智能体深度强化学[0016]图1为本发明实施例提供的面向巨型低轨卫星星座的网络化测控数传任务调度方9是根据第二约束条件和奖励计算公式计算各个智能体对应的奖励，根据奖励更新可用资dsate,表示地面站的状态；dsup,表示地面站是否支持待规划任务；sarf,saf,…sar"分别表示与地面站d,可见的低轨卫星信息；m表示选择m个可见的低轨卫星；表示i时隙智能体"的局部观测向量；表示智能体"在i时隙的参数；表示时隙智能体"的动作；表示智能体"在i时隙的参数。[0032]利用软更新方式完成在线价值网络和在线策略网络对应的目标价值网络和目标[0035]地面站负责测控指令的上注和数传数据的接收，按照功能可以分为测控地面站、[0037]巨型LEO低轨卫星星座描述为：S4T'=(sat,saty,saty,…,satm,…,sal,u，不需入境也可以通过星间链路完成测控数传信息的传输。[0040]可见时间窗集合描述为，表示可见时间窗数，Vw,ew其中，"ac表示测控设备编[0041]如图2所示为巨型低轨卫星星座测控数传功能框架，任务层包括多个待执行的任示为：(s,s',a,r),其中表示所有智能体对当前低轨卫星网络环境状态的观测向量，s'表示所有智能体对环境下一状态的观测向量，a性策略梯度(Multi_AgentDeepDeterministicPolicyGradient，MADDPG)算法中包括N的参数g,与目标策略网络和目标价值网络的参数之间的同步采用软更新的方式，即每个智能体将自身的局部观测向量作为在线策略网络的输入，输出一个E-gree策略，根据的值选择是否按照当前在线策略网络计算"(2)地面测运控中心MCC通过时隙的可见性查询稀疏矩阵querysparseMatrix查询时隙每个地面站对应的入境低轨卫星集合；querysparseMatrix表示该时刻的星地态信息以及低轨卫星与地面站的星地可见时间窗信息分析地面站的是否可以执行该任务，略网络的输入，在线策略网络输出一个确定性的动作cns，根据公式(16)选择对应的地面faciliynfo中的原本已经被占用的地面站状态减一，新占用的地面站状态更新为任务执除任务集合taskList中的已成功执行任务。根据步骤(2)至(4)获取下一个时隙智能体的状梯度下降法更新在线价值网络；将每个智能体将自身的局部变(7)直到整个过程执行完毕，重新开始初始化场景，在前轮训练的基础上继续训其中，K表示任务集合；"%,w,表示任务kj在可见时间窗"0中是否发生冲突；,w,表示任务kj在可见时间窗"0中是否被安排执行；kj表示第j个任务；w表示可见其中，",表示任务kj开始执行时间，",表示任务kj结束执行时间，表窗"p中是否被安排执行。o,表示执行测控任务时任务低轨卫星的升降轨状态，表示任务要求j-l[0064]S104，根据最短路径路由表得到入境低轨卫星和任务低[0067]本发明所提方法需要不停地优化相关策略去选择合适的动作实现测控任务的高则。根据弗洛伊德算法获取星间路由表roueTable和最短路径跳数星星座与地面站之间的可见时间窗资源集合visibiliyList，在实际应用中通常采用整个疏矩阵。若某刻有M个低轨卫星入境，只需3*(M+1)大小的二维矩阵querysparseMatrix表示该时刻的星地可见状态，querysparseMatrixr[0]中分别存放入境的低轨卫星数、地面站数和总的可见的低轨卫星数，querysparseMatrix[m],1sm<M+1存放第m个入集合taskList及场景中智能体的数量N(N小于等于场景中地面设备数量)。[0071]本发明提出了方法，首先在该测控数传任务调度方法适用于大规模低轨卫星网值网络建立适合巨型LEO低轨卫星星座场景下测控数传任务调度模型，此外MADDPG算法的影响，又可以提高巨型低轨卫星星座场景下测控数传任务调度效率，保证测控数传任务分配的时效性。[0072](2)本发明的是采用了星间链路和星地链路结合的网络化测控数传任务调度方[0073](3)本发明将测控数传任务调度固有的约束满足目标模型通过多智能