[发明专利]一种分布式卫星任务规划系统

说明书

本发明分布式卫星任务规划系统，其特征在于：用于分布式计算集群的多星协同计算，包括将全球空间划分为四个区，每个分区进行独立的任务规划；分区内所有卫星节点均部署任务规划应用系统，为用户提供接入请求收集和任务调度结果反馈服务。本发明可以实现系统集群规模和任务调度的动态可伸缩,保证数据一致性和服务的高可用性，支持在分布式卫星集群上进行高效可靠的任务调度。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种分布式卫星任务规划系统。

背景技术

近年来，卫星互联网技术发展迅猛，各国纷纷将卫星互联网建设提升为国家战略,我国已 经将卫星互联网纳入到新基建范畴。而卫星互联网可能由成千上万颗卫星构成，这些卫星构 成了一个分布式系统，如何在分布式卫星集群上进行高效可靠的任务调度已经成为了一个卫 星互联网亟待解决的课题。

在卫星互联构建的卫星集群中，分布式的任务调度策略是实现在复杂约束下多星多任务 应用场景下对任务合理规划调度的关键。基于分布式框架的任务调度策略是各种分布式集群 管理系统所提供的任务调度解决方案。

简单地说，天基互联网就是由一组通过星间链路进行通信、多星协同共同完成任务的卫 星组成的移动分布式互联网。由于天基互联网是分布式的卫星网络，信息在卫星网络中复制 和传递，由此带来了分布式一致性问题。一致性问题在计算机科学中有很长的研究历史，是 分布式领域的重要基础。现有地面互联网分布式一致性算法主要为了在处理数据复制问题中 保持各个副本的一致性，只适用于高吞吐量低延迟的网络。由于卫星高速运动的特性，星间 链路时断时续，带宽有限，卫星之间通信的延迟时间较长。这不符合当前一致性协议的低延 迟要求，所以地面互联网分布式一致性算法并不能完全适用于卫星网络。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提出了一种分布式卫星任务规划系统。

为了实现上述目的，本发明提出一种分布式卫星任务规划系统，用于分布式计算集群的 多星协同计算，包括将全球空间划分为四个区，每个分区进行独立的任务规划；分区内所有 卫星节点均部署任务规划应用系统，为用户提供接入请求收集和任务调度结果反馈服务。

而且，任务规划传输层星座按照0°和180°经线和赤道被划分为四个分区。

而且，对于任务规划而言，每个分区有且只有一个核心节点，其他均为普通节点；所有 节点都能够收到来自用户的接入请求信息，并汇聚至分区内的核心节点；每个分区内的卫星 节点组成是动态变换的，核心节点和普通节点的角色能进行切换。

而且，采用Raft一致性算法选举核心节点，核心节点根据触发机制对掌控的波束资源和 用户请求进行评估，按需进行任务拆分，形成若干独立的子任务发布给分布式计算集群进行 多星协作计算并回收结果，最终输出波束调度结果。

而且，所述任务规划应用系统包括系统管理模块、任务收集模块、任务汇聚模块、可见 资源模块和任务协调模块，普通节点只运行系统管理模块、任务收集模块，核心节点运行所 有模块。

而且，所述系统管理模块接受应用辅助支撑节点发送的分区信息。

而且，所述任务收集模块维护一个任务队列，当节点接收到应用辅助支撑软件发送的任 务库更新消息时，去主动查询任务库，更新任务队列，并将任务信息发送至该分区内核心节 点的任务汇聚模块。

而且，所述任务汇聚模块，用于当触发任务执行条件时，需要发送通知至可见资源模块 以及系统管理模块，并推送汇总的任务信息至任务协调模块。

而且，所述可见资源模块，用于当收到任务汇聚模块发送的执行触发消息时，根据节点 分区编号查询可见资源库，并将可见资源信息及资源占用状况推送给任务协调模块；当任务 协调模块执行结束后，将更新后的可用信息更新至可见资源库。