卫星数据的传输方法、装置、电子设备、介质和程序产品

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，更具体地涉及一种卫星数据的传输方法、装置、电子设备、存储介质和程序产品。

背景技术

卫星地面站接收到卫星数据后，应尽快通过互联网传输到用户。针对多卫星数据的优化问题，应合理分配网络带宽，尽量使数据在规定时间内传输至用户。因此，如何分配任务数据的传输带宽、如何提高数据传输效率尤为重要。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种卫星数据的传输方法、装置、电子设备、存储介质和程序产品。

根据本公开的第一个方面，提供了一种卫星数据的传输方法，包括：响应于接收到传输宽带调度指令，针对多个传输任务，获取当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据；基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据所述当前可用总带宽以及所述分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽；以及根据所述与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输。

根据本公开的实施例，所述与每个传输任务对应的第一目标数据，包括：与传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻；与传输任务i对应的传输优先级；与传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量；以及与传输任务i对应的预设最大传输延迟时间；其中，i为正整数。

根据本公开的实施例，所述预设目标函数包括所述多个传输任务的最小化延迟时间之和，所述预设目标函数为：

i表示传输任务，prio

w

根据本公开的实施例，所述预设约束条件包括以下约束条件中的一种或多种：第一约束条件为：与传输任务i对应的传输延迟时间小于等于与所述传输任务i对应的预设上限值；第二约束条件为：与传输任务i对应的传输带宽对时间积分等于与所述传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量；第三约束条件为：针对多个传输任务，所述与每个传输任务对应的传输带宽之和小于等于所述当前可用总带宽；第四约束条件为：与传输任务i对应的传输开始时刻大于等于与所述传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻；第五约束条件为：与传输任务i对应的传输开始时刻小于等于与所述传输任务i对应的传输完成时刻；以及第六约束条件为：在传输任务i的开始传输时刻之前，所述传输任务i所占用的传输带宽等于零；或，在传输任务i的结束传输时刻之后，所述传输任务i所占用的传输带宽等于零。

根据本公开的实施例，所述基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据所述当前可用总带宽以及所述分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽，包括：基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据所述当前可用总带宽以及所述分别与每个传输任务对应的第一目标数据采用对偶单纯形法求解，得到分别与每个传输任务对应的第二目标数据；其中，所述与每个传输任务对应的第二目标数据包括：与传输任务i对应的传输开始时刻、与所述传输任务i对应的传输完成时刻以及所述传输任务i在时间t所占用的传输带宽；根据所述与每个传输任务对应的第二目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽。

根据本公开的实施例，所述方法还包括：针对多个传输任务，根据所述与每个传输任务对应的第二目标数据，分别确定与每个传输任务对应的传输延迟时间；所述与每个传输任务对应的传输延迟时间为：与传输任务i对应的传输完成时刻，和与所述传输任务i对应的接收结束时刻之间的差。

本公开的第二方面提供了一种卫星数据的传输装置，包括：获取模块，用于响应于接收到传输宽带调度指令，针对多个传输任务，获取当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据；确定模块，用于基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据所述当前可用总带宽以及所述分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽；以及传输模块，用于根据所述与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输。

本公开的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述公开的方法。

本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述公开的方法。

本公开的第五方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述公开的方法。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的卫星数据的传输方法的流程图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的卫星数据的传输装置的结构框图；以及

图3示意性示出了根据本公开实施例的适于实现卫星数据的传输方法的电子设备的方框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本公开的实施例提供了一种卫星数据的传输方法和装置，响应于接收到传输宽带调度指令，针对多个传输任务，获取当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据；基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽；以及根据与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输。

通过图1对公开实施例的卫星数据的传输方法进行详细描述。

图1示意性示出了根据本公开实施例的卫星数据的传输方法的流程图。如图1所示，该实施例包括操作S101～操作S103。

在操作S101，响应于接收到传输宽带调度指令，针对多个传输任务，获取当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据。

在操作S102，基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽。

在操作S103，根据与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输。

在有传输宽带调度需求时，可以通过客户端发送传输宽带调度指令。例如，在应急任务到来或者人工干预(如对传输带宽分配进行调整)时，将启动带宽调度优化计算，以确定分别与每个传输任务对应的传输带宽，从而根据与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输。其中，优化目标可以包括分配任务数据传输带宽，提高数据传输效率。

在本实施例中，可以在GAMS中按预设预设目标函数和预设约束条件进行建模，从而得到优化模型。可以采用对偶单纯形法求解，求解器可以为Cplex。

优化模型的输入可以包括：与传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻recp

优化模型的输出可以包括：与传输任务i对应的传输开始时刻b

优化模型可以为混合整数线性规划模型。为了达到尽量缩短各传输任务的传输延迟时间的目的，针对传输任务则需要传输延迟时间越大，单位时间惩罚值w

进一步，可以对优化模型设置规则，例如：高优先级的任务优先传输；任务数据尽快完成传输；若该任务设定了最大传输延迟时间，任务数据尽量在最大延迟时间内完成传输，若未能在该最大延迟时间内完成传输的话，应尽量缩短超出时间。

进一步，通过优化模型的输出数据，可以得到与传输任务i对应的带宽分配结果，即可以确定分别与每个传输任务对应的传输带宽。还可以得到与每个传输任务对应的传输延迟时间。

本实施例提供的卫星数据的传输方法，可以基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据，来确定分别与每个传输任务对应的传输带宽，从而根据与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输，能够合理分配网络带宽，尽量减少数据传输的延迟时间，有利于提高数据传输效率。

与每个传输任务对应的第一目标数据，包括：与传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻；与传输任务i对应的传输优先级；与传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量；以及与传输任务i对应的预设最大传输延迟时间；其中，i为正整数。

在本实施例中，可以理解，针对多个传输任务，优化模型在计算前需要获取输入数据，包括与每个传输任务对应的第一目标数据，例如与传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻；考虑任务数据的优先级，需要确定与传输任务i对应的传输优先级；与传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量；以及针对设定了最大传输延迟时间的特殊任务，需要确定与传输任务i对应的预设最大传输延迟时间。

预设目标函数包括多个传输任务的最小化延迟时间之和，预设目标函数为：

i表示传输任务，prio

w

在本实施例中，可以理解，优化目标是传输过程的最小化延迟时间，例如，最小化带权重的延迟时间之和，即多个传输任务的最小化延迟时间之和。

预设目标函数可以为：

i表示传输任务，prio

与传输任务i对应的单位时间惩罚值为：

w

需要说明的是，wdt

wdt

其中，da

当dtl

da

dc

db

其中，公式1-公式2表示：当dtime

预设约束条件可以包括以下约束条件中的一种或多种。

第一约束条件为：与传输任务i对应的传输延迟时间小于等于与传输任务i对应的预设上限值；可以理解为，对于某些特殊任务，传输延迟时间不可超出上限：

dtime

其中，I表示特殊任务的集合，dtime_up

第二约束条件为：如传输带宽对时间积分等于任务数据量：

即与传输任务i对应的传输带宽对时间积分等于与传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量。

第三约束条件为：如所有任务带宽之和不超过可用总带宽：

即针对多个传输任务，与每个传输任务对应的传输带宽之和小于等于当前可用总带宽。

第四约束条件为：与传输任务i对应的传输开始时刻大于等于与传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻，即b

第五约束条件为：与传输任务i对应的传输开始时刻小于等于与传输任务i对应的传输完成时刻，即b

第六约束条件为：如在某任务传输开始时间之前或传输结束时间之后，传输带宽为零。实现方式可以为：

a)设置二值变量tb

tb

tc

b)当tb

wid

wid

即，在传输任务i的开始传输时刻之前，传输任务i所占用的传输带宽等于零；或，在传输任务i的结束传输时刻之后，传输任务i所占用的传输带宽等于零。

本实施例提供的卫星数据的传输方法，通过上述预设约束条件，有利于合理分配网络带宽，尽量减少数据传输的延迟时间，有利于提高数据传输效率。

基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽，包括：基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据采用对偶单纯形法求解，得到分别与每个传输任务对应的第二目标数据；其中，与每个传输任务对应的第二目标数据包括：与传输任务i对应的传输开始时刻、与传输任务i对应的传输完成时刻以及传输任务i在时间t所占用的传输带宽；根据与每个传输任务对应的第二目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽。

可以理解，在本实施例中，采用对偶单纯形法进行求解，即可得到分别与每个传输任务对应的第二目标数据。如与传输任务i对应的传输开始时刻b

可以根据传输任务i在时间t所占用的传输带宽wid

卫星数据的传输方法还包括：针对多个传输任务，根据与每个传输任务对应的第二目标数据，分别确定与每个传输任务对应的传输延迟时间；与每个传输任务对应的传输延迟时间为：与传输任务i对应的传输完成时刻，和与传输任务i对应的接收结束时刻之间的差。

在本实施例中，可以理解，dtime

本实施例提供的卫星数据的传输方法，可以根据与每个传输任务对应的第二目标数据，来分别确定与每个传输任务对应的传输延迟时间。

图2示意性示出了根据本公开实施例的卫星数据的传输装置的结构框图。

如图2所示，该实施例的卫星数据的传输装置200包括获取模块201、确定模块202和传输模块203。

获取模块201，用于响应于接收到传输宽带调度指令，针对多个传输任务，获取当前可用总带宽以及分别与每个传输任务对应的第一目标数据；确定模块202，用于基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据所述当前可用总带宽以及所述分别与每个传输任务对应的第一目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽；以及传输模块203，用于根据所述与每个传输任务对应的传输带宽进行卫星数据的传输。

在一些实施例中，所述与每个传输任务对应的第一目标数据，包括：与传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻；与传输任务i对应的传输优先级；与传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量；以及与传输任务i对应的预设最大传输延迟时间；其中，i为正整数。

在一些实施例中，所述预设目标函数包括所述多个传输任务的最小化延迟时间之和，所述预设目标函数为：

i表示传输任务，prio

w

在一些实施例中，所述预设约束条件包括以下约束条件中的一种或多种：第一约束条件为：与传输任务i对应的传输延迟时间小于等于与所述传输任务i对应的预设上限值；第二约束条件为：与传输任务i对应的传输带宽对时间积分等于与所述传输任务i对应的待传输卫星数据的数据量；第三约束条件为：针对多个传输任务，所述与每个传输任务对应的传输带宽之和小于等于所述当前可用总带宽；第四约束条件为：与传输任务i对应的传输开始时刻大于等于与所述传输任务i对应的卫星数据接收结束时刻；第五约束条件为：与传输任务i对应的传输开始时刻小于等于与所述传输任务i对应的传输完成时刻；以及第六约束条件为：在传输任务i的开始传输时刻之前，所述传输任务i所占用的传输带宽等于零；或，在传输任务i的结束传输时刻之后，所述传输任务i所占用的传输带宽等于零。

在一些实施例中，所述确定模块包括：求解单元，用于基于预设目标函数和预设约束条件所构建的优化模型，根据所述当前可用总带宽以及所述分别与每个传输任务对应的第一目标数据采用对偶单纯形法求解，得到分别与每个传输任务对应的第二目标数据；其中，所述与每个传输任务对应的第二目标数据包括：与传输任务i对应的传输开始时刻、与所述传输任务i对应的传输完成时刻以及所述传输任务i在时间t所占用的传输带宽；确定单元，用于根据所述与每个传输任务对应的第二目标数据，确定分别与每个传输任务对应的传输带宽。

在一些实施例中，所述装置还包括：确定子模块，用于针对多个传输任务，根据所述与每个传输任务对应的第二目标数据，分别确定与每个传输任务对应的传输延迟时间；所述与每个传输任务对应的传输延迟时间为：与传输任务i对应的传输完成时刻，和与所述传输任务i对应的接收结束时刻之间的差。

根据本公开的实施例，获取模块201、确定模块202和传输模块203中的任意多个模块可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，获取模块201、确定模块202和传输模块203中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，获取模块201、确定模块202和传输模块203中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

图3示意性示出了根据本公开实施例的适于实现卫星数据的传输方法的电子设备的方框图。

如图3所示，根据本公开实施例的电子设备300包括处理器301，其可以根据存储在只读存储器(ROM)302中的程序或者从存储部分308加载到随机访问存储器(RAM)303中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器301例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))等等。处理器301还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器301可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM 303中，存储有电子设备300操作所需的各种程序和数据。处理器301、ROM302以及RAM 303通过总线304彼此相连。处理器301通过执行ROM 302和/或RAM 303中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 302和RAM 303以外的一个或多个存储器中。处理器301也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。

根据本公开的实施例，电子设备300还可以包括输入/输出(I/O)接口305，输入/输出(I/O)接口305也连接至总线304。电子设备300还可以包括连接至I/O接口305的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分306；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分307；包括硬盘等的存储部分308；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分309。通信部分309经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器310也根据需要连接至I/O接口305。可拆卸介质311，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器310上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分308。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 302和/或RAM 303和/或ROM 302和RAM 303以外的一个或多个存储器。

本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本公开实施例所提供的卫星数据的传输方法。

在该计算机程序被处理器301执行时执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分309被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。

在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。在该计算机程序被处理器301执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。