本发明属于卫星测控，特别涉及一种卫星地面测控网资源调度算法。
背景技术：
1、卫星测控资源调度(satellite tt$c resource scheduling,strs)是航天技术领域中一类复杂的大规模组合优化问题。由于卫星测控网地面站数量以及近地卫星可见窗口持续时间短等限制，往往众多卫星同时过境时由于争夺资源而形成大量测控冲突。
2、strs问题可以描述为在一定的调度期内，为卫星任务安排合理的测控资源及可见时间窗口。我们把“卫星任务、测控资源、时间资源”作为我们考虑的基本元素。卫星在经过测控站上空时，形成具有可见时间窗口的卫星轨道，即观测弧段。
3、如果观测弧段对应的测控设备支持卫星的某一项任务，例如“载荷数据下传、遥测单收站数据接收、usb设备遥测遥控、usb设备轨道测量、usb设备遥测遥控/测轨轨道测量”等，称为观测弧段和“测控任务”存在着一对一或一对多的关系。如果某一观测弧段获得调度安排，说明卫星任务获得相应的测控设备和可见时间窗口的测控支持。由于存在下面的约束限制条件使得测控设备资源分配与资源调度计划生成并非易事。
4、(1)卫星必须运行至地面设备的可观测范围之内，这一段可观测的时间窗口称为观测弧段，弧度时间通过跟踪预报计算，一般近地卫星一次观测弧段时间以分钟计，观测时长与轨道高度和方位仰角有关。
5、(2)一颗卫星每天只有部分圈次从每个测控设备可观测空域飞过。
6、(3)地面设备同一时间只能服务于一颗卫星。由于空中卫星数量较多，往往多颗卫星同时出现在一个地面设备的可观测范围之内，必须根据各星在轨任务，选择一颗卫星。
7、(4)地面测控网的设备一般有很多台套，有时一颗卫星在一个圈次可同时被多个测控设备观测，所以必须根据所有卫星的任务对设备统筹选择。
8、(5)对卫星的每一次测控根据卫星在轨任务也有时间窗口约束。所以地面设备资源调度必须满足任务时间窗口约束。
9、因此，近年来，这方面的研究开始受到重视。早期常用的做法是采用按照卫星优先级次序从高到低按次序分配的做法，这种方法比较简单，低优先级无条件给高优先级卫星让路。如果发射任务和日常管理任务兼有且卫星数目较少时，这种方法最为简单有效。但是当测控网中卫星数目较多，测控网的主要功能又是卫星的日常运行管理，简单按照优先级的资源分配方法就完全不能满足各星测控任务的资源要求。近年来，随着多星测控的任务需要，蚁群算法和遗传算法用于解决测控网资源调度，但是这些算法在实际应用中的效果存在很大瑕疵，主要是由于过程的随机性较大，求解结果并不能令人满意。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种卫星地面测控网资源调度算法。
2、本发明提供了一种卫星地面测控网资源调度算法，包括：
3、步骤1：基于卫星跟踪预报软件读取卫星跟踪预报、设备属性表、任务属性表、卫星属性表；
4、步骤2：定义为一个调度期内所有卫星的全部可见观测弧段集合，集合中任一元素ai采用一个四元组表示，其含义是：在测控站的时间窗口内安排卫星的一个任务，和分别为测控开始时间和结束时间；
5、定义为一个调度周期内所有卫星规划的全部任务集合，集合中任一元素ki可用一个四元组表示，其含义是：卫星在时间窗口内需要调度设备提供一次测控服务以完成一次测控任务，为测控任务可以开始的最早时间，,为测控任务执行结束的最晚时间；
6、步骤3：计算每个测控任务采用每个观测弧段的决策数
7、
8、每个测控任务采用每个观测弧段的决策数的位示图为：
9、
10、其中，为冲突深度参量：表示观测弧段ai冲突集的大小，即为任务匹配值参量：描述观测弧段ai当前任务匹配集ai匹配集的大小，即为观测弧段时间窗口参量：对于同一任务kj，表示观测弧段ai按照在中升序排序的序列号；
11、步骤4：计算每个观测弧段对应测控任务的决策数
12、
13、位示图为：
14、
15、其中，为任务优先级参量：表示任务的优先级，其值来源于系统中任务属性表；为卫星优先级参量：表示任务所属卫星的优先级，其值来源于系统中卫星属性表；为任务时间窗口参量：对于同一颗卫星，表示kj按照升序排序的序列号；
16、步骤5：设任务kj的解为k'j，任务集k的当前解集为k',对于任意观测弧段ai，如果则k'j＝{ai}，则将观测弧段ai匹配给任务kj；其中，表示的最小值；
17、步骤6：重复步骤3到步骤5，直到所有测控任务都匹配到观测弧段。
18、进一步的方案为，对于任意的观测弧段ai，aj，构建观测弧段冲突集合，所述观测弧段冲突集合内的数据满足
19、
20、称观测弧段ai，aj形成测控冲突，记作ai∩aj≠φ；
21、对于任意的观测弧段ai∈a，如果ai∩aj≠φ，则为观测弧段ai的冲突集，存储于观测弧段ai发生测控冲突的全部观测弧段，大小表示用表示，其值表示与ai发生测控冲突的观测弧段数，当等于零时，表示观测弧段ai不与任何观测弧段冲突；
22、则对于观测弧段ai，aj,如果则一定其中，为观测弧段aj的冲突集。
23、进一步的方案为，对于任意的观测弧段ai，kj，如果则为任务kj的观测弧段匹配集，观测弧段匹配集大小用表示，表示观测弧段的设备支持任务需要的设备；
24、若任务kj的等于0，则计算结果中kj无观测弧段分配。
25、进一步的方案为，当一个观测弧段ai可以满足多个任务时，定义kj,kl为观测弧段ai的任务匹配集元素，如果则如果等于0，则观测弧段ai是无用弧段。
26、进一步的方案为，对于每一个任务kj，符合kj的观测弧段数量定义为可用资源数量则即任务kj当前的可用资源数量等于当前其匹配集的大小；
27、定义资源效能参量为：
28、则每个观测弧段对应每个测控任务数量的决策数为：
29、
30、位示图为：
31、
32、进一步的方案为，定义强制参量标识该任务是否被标记为强制分配，取值定义如下：
33、
34、则每个观测弧段对应每个测控任务数量的决策数为：
35、
36、位示图为：
37、
38、进一步的方案为，若观测弧段ai匹配给任务kj，在进入步骤6之前，还要做如下处理：
39、观测弧段ai已经各任务kj匹配，其它观测弧段的任务匹配集中如果存在kj，表示为：则删除kj；如果删除kj后，为空，则观测弧段ax为无用观测弧段，此时扫描所有其它观测弧段的冲突集，如果发现ax，则从其它观测弧段的冲突集中删除ax；其它任务的弧段匹配集中如果存在ai或者中的元素，则删除元素；如果则任务kx不可能在计算结束时得到弧段资源；
40、弧段ai以及中的元素已从各任务中删除，继续扫描各弧段的冲突集，如发现ai以及中的元素，则将其删除。
41、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
42、本发明算法处理的对象是测控任务，每一项测控任务可以规划的弧段数看作任务的资源，保证了资源数量越少的任务优先得到资源。如果多个测控弧段同时满足同一个测控任务时，匹配冲突最少的测控弧段给测控任务。不同卫星之间，测控任务优先级越高的测控任务优先得到测控弧段；相同条件下，用户定义的高优先级卫星优先得到资源。对同一颗卫星的相同类型的测控任务，相同条件下，任务开始早的优先得到资源。
1.一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，对于任意的观测弧段ai，aj，构建观测弧段冲突集合，所述观测弧段冲突集合内的数据满足
3.根据权利要求2所述的一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，对于任意的观测弧段ai，kj，如果则为任务kj的观测弧段匹配集，观测弧段匹配集大小用表示，表示观测弧段的设备支持任务需要的设备；
4.根据权利要求3所述的一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，当一个观测弧段ai可以满足多个任务时，定义kj,kl为观测弧段ai的任务匹配集元素，如果则如果等于0，则观测弧段ai是无用弧段。
5.根据权利要求4所述的一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，对于每一个任务kj，符合kj的观测弧段数量定义为可用资源数量则即任务kj当前的可用资源数量等于当前其匹配集的大小；
6.根据权利要求5所述的一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，定义强制参量标识该任务是否被标记为强制分配，取值定义如下：
7.根据权利要求6所述的一种卫星地面测控网资源调度算法，其特征在于，所述步骤5中，若观测弧段ai匹配给任务kj，在进入步骤6之前，还要做如下处理：
