一种地面设备匹配方法、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及航天地面设备管理领域，特别涉及一种地面设备匹配方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.随着中国航天需求的增加，地面设备的数量越来越多，地面设备调度管理的复杂度也越来越高。面对多星多设备的航天测控数传任务管理要求，需要快速完成设备的分配，保证设备具备执行每一次航天测控数传的能力。
3.由于地面设备的不断升级和航天任务模式的增加，针对一次航天任务，如何快速筛选出能够满足航天器任务要求的设备成了需要迫切解决的问题。当前，一般通过人工模式，将新设备或者新发射的航天器，通过人工比对，建立起简单的“设备-航天器”映射关系表，来表达某个地面设备可以支持哪些航天器的任务。而实际上，设备对某个航天器，可能仅支持某一类任务，而不能支持另一类任务，因此仅通过映射表不能完全表达设备对航天器任务的支持。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，提供了一种地面设备匹配方法、电子设备及存储介质，应用在航天任务系统中，用于按地面设备基本能力、航天器使用要求、航天任务使用要求选择航天任务的可用地面设备。主要通过静态能力匹配和任务要求匹配完成地面设备的选取，在静态能力匹配时，剔除不满足航天器任务的设备，再结合具体的任务要求进行设备匹配，逐步筛选出能够满足航天器任务要求的设备，为多任务下的地面设备调度管理奠定基础。
5.本发明采用的技术方案如下：一种地面设备匹配方法，包括：步骤1、确定航天测控数传任务所属航天器的基本属性；步骤2、通过航天器的基本属性判断地面设备的静态能力是否可以作为航天器任务候选设备，若是，将该地面设备纳入任务候选设备，并进入步骤3，否则进入步骤4；步骤3、根据航天器实际的测控数传任务要求一一判断任务候选设备中地面设备具备的能力是否满足任务要求，得到满足航天任务要求的地面设备，完成航天器任务与地面设备的匹配；步骤4、未匹配到满足航天器任务要求的地面设备。
6.进一步的，所述航天器的基本属性包括航天器轨道类型、测控数传工作频段、测控体制、数传速率。
7.进一步的，所述步骤2具体包括以下过程：步骤2.1、获取地面设备支持的航天器轨道类型，若支持的类型包含航天器的轨道类型，则进入步骤2.2，否则进入步骤4；步骤2.2、获取地面设备的最大作用距离，若最大作用距离大于航天器的最低轨道
高度，则进入步骤2.3、否则进入步骤4；步骤2.3、判断地面设备是否具备航天器某一类任务的测控能力或数传能力，若是，将该地面设备纳入任务候选，并进入步骤3，否则进入步骤4。
8.进一步的，所述步骤2.3中，测控能力的判断方法为：（1）地面设备支持的测控频段中至少有一个频段属于航天器的其中一个测控频段；（2）在地面设备支持且属于航天器的任意一个测控频段中，至少存在一个测控体制与航天器在该测控频段下的其中一个测控体制相同；同时满足（1）、（2）则表示地面设备具备航天器某一类任务的测控能力。
9.进一步的，所述步骤2.3中，数传能力的判断过程为：（a）地面设备支持的数传频段中至少有一个频段属于航天器的其中一个数传频段；（b）在地面设备支持且属于航天器的任意一个数传频段中，地面设备支持的最大数传速率大于等于航天器在该数传频段下的最低数传速率；同时满足（a）、（b）则表示地面设备具备航天器某一类任务的数传能力。
10.进一步的，在步骤2.3中，判断地面设备具备航天器某一类任务的测控能力或数传能力后，建立地面设备对该航天器测控类任务支持能力或数传类任务支持能力的描述。
11.进一步的，所述步骤3中，判断任务候选设备中地面设备具备的能力是否满足任务要求的具体过程为：步骤3.1、航天器实际的测控数传任务至少存在测控要求或数传要求中的一种，记录任务要求的最短跟踪时间，并根据卫星可见预报计算得到该任务中地面设备对航天器的可见时段及对应可见时长，若最短跟踪时间小于等于可见时长，则进入步骤3.2，否则进入步骤3.7；步骤3.2、判断任务存在测控要求还是数传要求，若只存在测控要求，进入步骤3.3，若只存在数传要求，进入步骤3.4，若同时存在两种要求，则进入步骤3.5；步骤3.3、若地面设备支持当前任务的测控频段和测控体制，则进入步骤3.6，否则进入步骤3.7；步骤3.4、若地面设备支持当前任务的数传频段和数传接收速率，进入步骤3.6，否则进入步骤3.7；步骤3.5、若地面设备支持当前任务的测控频段和测控体制，且支持当前任务的数传频段和数传接收速率，进入步骤3.6，否则进入步骤3.7步骤3.6、该地面设备的能力在可见时段内满足该任务要求；步骤3.7、该地面设备的能力在可见时段内不满足该任务要求。
12.本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述的地面设备匹配方法对应的计算机程序。
13.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述程序指令被处理器执行时用于实现上述的地面设备匹配方法对应的过程。
14.与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明简化了测控数传资源匹配方法，按照分为静态能力匹配、任务要求匹配两部分，将匹配要素明确在作用距离、频
段、体制、数传速率、任务时长等维度，并确定匹配步骤和方法，筛选出能够满足航天器任务要求的设备，为多任务下的地面设备调度管理奠定基础。
附图说明
15.图1为本发明提出的地面设备匹配方法流程图。
16.图2为本发明一实施例中任务候选设备判断流程图。
17.图3为本发明一实施例中的判断地面设备测控能力/数传能力判断流程图。
18.图4为本发明一实施例中的任务候选设备筛选流程图。
具体实施方式
19.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
20.实施例1如图1所示，本发明提出了基于星地资源能力支持和任务要求的地面设备匹配方法，应用在航天任务系统中，用于按地面设备基本能力、航天器使用要求、航天任务使用要求选择航天任务的可用地面设备。具体方案如下：一种地面设备匹配方法，包括：步骤1、确定航天测控数传任务所属航天器的基本属性；步骤2、通过航天器的基本属性判断地面设备的静态能力是否可以作为航天器任务候选设备，若是，将该地面设备纳入任务候选设备，并进入步骤3，否则进入步骤4；步骤3、根据航天器实际的测控数传任务要求一一判断任务候选设备中地面设备具备的能力是否满足任务要求，得到满足航天任务要求的地面设备，完成航天器任务与地面设备的匹配；步骤4、未匹配到满足航天器任务要求的地面设备。
21.具体的，航天器的基本属性包括航天器轨道类型、测控数传工作频段、测控体制、数传速率。
22.在本实施例中，如图2所示，所述步骤2具体包括以下过程：步骤2.1、获取地面设备支持的航天器轨道类型，若支持的类型包含航天器的轨道类型，则进入步骤2.2，否则进入步骤4；步骤2.2、获取地面设备的最大作用距离，若最大作用距离大于航天器的最低轨道高度，则进入步骤2.3、否则进入步骤4；步骤2.3、判断地面设备是否具备航天器某一类任务的测控能力或数传能力，若是，将该地面设备纳入任务候选，并进入步骤3，否则进入步骤4。
23.以一具体示例对步骤2进行进一步阐述，在本实施例中，航天器代号为h01，为低轨卫星，最低轨道高度为550公里，测控频段为s（标准体制、相干扩频体制）、x（标准体制、相干扩频体制），数传频段为ka（码速率为
2gbps）。地面设备01支持低、中、高轨卫星，最大作用距离为500公里；地面设备02支持低、中、高轨卫星，最大作用距离为2500公里，测控频段为s，支持标准体制和相干扩频体制；地面设备03支持低、中轨卫星，最大作用距离为2500公里，测控频段为s，支持标准体制和相干扩频体制，数传频段为ka（支持最大码速率为2.5gbps）。
24.因航天器h01为低轨卫星，而地面设备01支持低、中、高轨卫星，因此，地面设备支持该航天器轨道类型，进行下一步判断；此时地面设备01的最大作用距离为500公里，小于航天器最低轨道高度的550公里，直接进入步骤4，表示该地面设备01不支持航天器h01任务，而不进行该地面设备01的测控能力或数传能力的判断。
25.而地面设备02既满足航天器的轨道类型，又满足作用距离，此时，就需要对地面设备02是否具有对航天器h01的测控能力或数传能力进行判断。具体的，如图3所示，地面设备的测控能力判断过程为：航天器具有的测控频段集合为a1，设备支持的测控频段集合为a2，设备支持该航天器的测控频段集合为a
任务支持频段
，若a
任务支持频段
=a1∩a2≠
ø
，即表示地面设备支持的测控频段中的至少一个频段属于航天器的其中一个测控频段，此时，进行测控体制的判断，否则就表示地面设备对于该航天器不具备测控能力。从前述地面设备02的参数来看，其支持的测控频段为s，该频段存在于航天器h01的测控频段中，就需要进行进一步判断。
26.而测控体制的判断过程为：航天器在频段f下的测控体制集合为b
f1
，设备在频段f下支持的测控体制集合为b
f2
。设备在频段f下，可支持航天器的测控体制为b
f支持体制
，若
∃
f，f∈a任务支持频段，满足b
f支持体制
=bf1∩bf2≠
ø
，即，在地面设备支持且属于航天器的任意一个测控频段中，至少存在一个测控体制与航天器在该测控频段下的其中一个测控体制相同，此时表示地面设备至少具备该航天器某一类任务的测控能力，否则表示地面设备对于该航天器不具备测控能力。通过上述航天器h01与地面设备02的参数，即可得到b
s支持体制
={标准体制，相干扩频体制}，由此，可以得到该地面设备02具备航天器h01的s频段测控能力。同理，地面设备03也具备航天器h01的s频段测控能力。
27.如果地面设备具备航天器某一类任务的测控能力，建立地面设备对该航天器测控类任务支持能力的描述。
28.同时，还提出了对应的地面设备的数传能力判断过程：航天器具有的数传频段集合为b1，地面设备支持的数传频段集合为b2，地面设备支持该航天器的数传频段集合为b
任务支持频段
，若b
任务支持频段
=b1∩b2≠
ø
，即地面设备支持的数传频段中的至少一个频段属于航天器的其中一个数传频段，此时表示地面设备至少具备该航天器某一类任务的数传能力，此时进行数传速率的判断，否则表示地面设备对于该航天器不具备数传能力。此时，根据航天器h01、地面设备01、02的设备参数可知，地面设备01、02均无数传频段的支持，不具备航天器h01的数传能力，因此不进行后续判断，而地面设备03支持ka频段的数传能力，对该地面设备03的数传速率进行进一步判断。
29.数传速率的判断过程为：航天器在频段f下的最低数传速率为v
f1
，地面设备在频段f下支持的最大数传速率为v
f2
，若
∃
f，f∈b
任务支持频段
，满足v
f2
≥v
f1
，即在地面设备支持且属于航天器的任意一个数传频段中，地面设备支持的最大数传速率大于等于航天器在该数传频段下的最低数传速率，此时，表示此时表示地面设备至少具备该航天器某一类任务的数传能力，否则表示地面设
备对于该航天器不具备数传能力。本实施例中，地面设备03支持最大码速率为2.5gbps，大于航天器h01的码速率2gbps，由此，地面设备02具备航天器h01的数传能力。
30.如果地面设备具备航天器某一类任务的数传能力，建立地面设备对该航天器数传类任务支持能力的描述。
31.通过前述判断过程，即可完成地面设备的初步筛选，得到静态能力满足要求的地面设备，将其加入到任务候选设备当中。
32.在得到任务候选设备后，需要进行进一步筛选，即，执行步骤3的具体过程，如图4所示，根据航天器实际的测控数传任务要求一一判断任务候选设备中地面设备具备的能力是否满足任务要求，来完成航天器任务与地面设备的匹配。具体的：例如，需要向航天器h01在2022年1月1日安排一个单测控任务（s频段、标准体制）和一个单数传任务（ka频段，码速率2gbps）。根据可见预报，当日内，地面设备02在14:00:03~14:05:04时对航天器h01可见，共5分1秒（记为时段1），在15:34:05~15:44:07时对航天器h01可见，共10分2秒（记为时段2）。地面设备03在14:10:15~14:19:30时对航天器h01可见，共9分15秒（记为时段3），在15:43:07~15:47:09时对航天器h01可见，共4分2秒（记为时段4）。
33.需要注意的是，航天器实际的测控数传任务至少存在测控要求或数传要求中的一种。
34.记任务要求的最短跟踪时间要求为t
r1
，根据卫星可见预报计算得到的一次任务地面设备对航天器的可见时段及对应可见时长为t
r2
。若t
r1
≤t
r2
，则进行后续要求判断，否则直接认为该地面设备不满足要求。以本次测控任务和数传任务的最短跟踪时间要求都为8分钟为例，时段1可见时间为5分1秒，时段4的可见时间为4分2秒，因此设备02在时段1不能匹配测控任务和数传任务，设备03在时段4不能匹配测控任务和数传任务。时段2可见时间为10分2秒，时段3可见时间为9分15秒，因此时段2和时段3进入后续要求判断步骤。
35.判断该任务存在测控要求还是数传要求，当只存在测控要求时，若地面设备支持当前任务的测控频段，且该频段下地面设备支持该任务的测控体制，则表示该地面设备的能力匹配该任务，否则表示不匹配。
36.当只存在数传要求时，若地面设备支持当前任务的数传频段，且该频段下地面设备的最大数传速率不低于该任务要求的数传速率，则表示该地面设备的能力匹配该任务，否则表示不匹配。
37.当同时存在两种要求时，若地面设备支持当前任务的测控频段和测控体制，且支持当前任务的数传频段和数传接收速率，则表示该地面设备的能力匹配该任务，否则表示不匹配。
38.需要注意的是，两种要求的判断顺序不存在先后顺序，可根据需求调整。
39.由此，即可筛选出满足航天器任务要求的地面设备。
40.在本实施例中，设备02和设备03都支持当日航天器h01测控任务的测控频段s，支持该频段下的标准体制，因此，设备02在时段02，设备03在时段03都匹配测控任务；设备03支持当日航天器h01数传任务的数传频段ka，且码速率（2.5gbps）大于该任务要求的速率（2gbps），因此，设备03在时段03匹配数传任务。
41.实施例2
本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行实施例1提出的地面设备匹配方法对应的计算机程序。
42.实施例3本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其中，所述程序指令被处理器执行时用于实现实施例1提出的地面设备匹配方法对应的过程。
43.需要说明的是，在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
44.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。