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基于任务驱动的动态重构空间信息网络体系设计与关键技术研究成果介绍

发布时间:2021-01-05 15:55:31 审核人: 点击:

随着空间任务需求的日益增长,传统的卫星网络架构无法有效支持需求各异、结构多变、种类众多的空间任务。因此,集高、中、低轨道卫星、近地空间飞行器、地面信关站等众多空间资源的空间信息网络肩负起满足日益增长空间任务需求的重要使命。然而,空间信息网络资源的时变、离散、异质等特点使得传统的网络管控架构和机制无法实现高效的资源管控,无法有效支撑各类空间任务的实施。因此,本项目旨在建立任务驱动的空间信息网络资源可重构体系架构,使网络能够有效承载多样化的空间任务。

项目组从如下四个方面构建基于任务驱动的动态重构空间信息网络体系,实现网络任务承载能力和网络资源利用效率的提升:

建立了空间信息网络服务能力理论模型,揭示空间信息网络规模-承载能力-可靠性之间的关系,确定了网络服务能力边界;设计了具有最佳控制面拓扑构型的弹性资源管控架构,确保了网络管控信息的低开销、高时效性交互,有效提升了网络可用容量。

提出了面向任务的时间聚合资源时变图,实现了时变、异质、非均匀资源的可扩展、低复杂度表征,有效降低了网络资源与空间任务匹配的复杂度。通过统一表征各类空间任务、网络资源以及它们之间的约束关系,可支持多类型任务的联合调度。

提出了面向知识的鲁棒任务编排方法,提升了网络资源的利用率、快速响应能力、负载均衡能力以及任务完成率;建立了基于资源虚拟化的资源管控模型,提出了面向任务的空间网络资源动态管理机制,实现了多类任务需求与多维资源的高效匹配,从而达到了提升资源利用率的目的。

构建了面向多任务的动态资源管控原型系统,可实现多任务动态资源匹配的功能演示和性能测试,多任务完成效率>85%,响应时间为分钟级;并且开发了与西安卫星测控中心站网系统的铰链接口,进行了接口以及性能测试,验证了算法与实际系统接口的正确性以及性能的有效性,为我国航天测控系统的站网资源的高效利用奠定了基础。

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