一种基于异步通信的多星在线协同方法

1.一种基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，所述多星采用分散式架构，每颗对地观测卫星LEO为自主卫星，且在架构内具有相同的智能层次，不存在等级差异，所述自主卫星利用地球静止轨道通信卫星作为中继节点进行通信，而且地球静止轨道通信卫星发挥协同器的作用，负责对异步通信环路进行预测，对于应急紧急观测任务，每颗自主卫星都经过“自主规划调度——通信交互——协同决策”的循环过程，其中，每颗自主卫星不仅对自身的任务计划进行更新，也对架构内的其他自主卫星的任务计划进行维护，所述基于异步通信的多星在线协同方法采用基于异步通信的异步一致性束算法，所述基于异步通信的异步一致性束算法包括：异步通信环路预测阶段、束构建阶段和一致性构建阶段，在所述异步通信环路预测阶段中，当对地观测卫星对新一批应急观测任务进行调度之后立即将其信息向量分享给地球静止轨道通信卫星，所述地球静止轨道通信卫星对异步通信环路ACL进行预测，在束构建阶段，每颗对地观测卫星以顺序性贪婪方式不断将任务添加到其任务束中，直到不能再添加任何任务为止，在一致性构建阶段，识别任务分配冲突，并通过与相邻对地观测卫星之间的局部通信进行冲突消解。 2.如权利要求1所述的基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，对于每个对地观测卫星，在ACL的可用时间区间内，当发起者或响应者的任务束发生变动时，则在ACL上执行异步分享反馈交互，并将分享下行与反馈上行的时间戳等同，t DS ≈t UF ，在每次异步分享反馈交互中，进行束构建阶段和一致性构建阶段，其中，异步分享反馈交互是在可用的异步通信环路上触发生成的，在异步分享反馈交互中，共有四个时间戳，所述四个时间戳包括分享上行，分享下行，反馈上行和反馈下行，其中，异步通信环路ACL由两个或三个独立的异步子通信环路ASCL构成，ASCL的描述形式是一多元组＜ID,I,R,ES,LF＞ ASCL ，—ID是一个标识符；—I是通信发起者编号，即第一个对其信息进行分享；—R是接收并分享信息的通信响应者编号；—ES是异步子通信环路的最早开始时间；—LF是异步子通信环路的最晚结束时间，I或R为中继节点，当一LEO确定为I时，R则设定为中继节点，否则，当I为中继节点时，则R设定为LEO，在异步子通信环路ASCL具有重叠的时间区间的情况下，异步通信环路ACL由两个独立的异步子通信环路ASCL构成，在异步子通信环路ASCL不具有重叠的时间区间的情况下，异步通信环路ACL由三个独立的异步子通信环路ASCL构成。 3.如权利要求2所述的基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，任务束中的任务是根据依次添加的顺序排列的，而任务计划中的任务是按照其对应的实际开始时间进行排序的，在束构建阶段，每个对地观测卫星都构建各自相应的任务束，并随着调度过程的进行而更新，对于当前不在任务束中的每个可用任务，对地观测卫星将其收益值与当前中标向量中的任务得分进行比较，如果所述收益值更大，则保留为新的任务中标得分，对于未调度的任务集合，对地观测卫星从中选取具有最高得分的任务，并将其添加到任务束中，束构建的递归过程一直持续到任务束已达到其容量限额，或者不再有任务能够添加到任务束中，即该对地观测卫星对于剩余任务的执行不再能够胜过其他对地观测卫星。 4.如权利要求2所述的基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，在两个异步子通信环路＜ID 1 ,I 1 ,R 1 ,ES 1 ,LF 1 ＞ ASCL 和＜ID 2 ,I 2 ,R 2 ,ES 2 ,LF 2 ＞ ASCL 形成所述异步通信环路的情况下，在这两个异步子通信环路中，存在下述五种相关关系：(1)I和R均是LEO卫星，ACL发起者I是前一ASCL的发起者I 1 ，同时ACL响应者R是后一ASCL的响应者R 2 ；I＝I 1R＝R 2(2)前一ASCL的响应者R 1 和后一ASCL的发起者I 2 均是通信中继节点；当通信中继节点相互连通时，则两ASCL对应的中继节点可以不相同，否则，对应的中继节点是同一个；(3)ES US 和LF US 表示ACL的分享上行通信时间窗口；ES US ＝ES 1LF US ＝min{LF 1 ,LF 2 }ES US ≤LF US(4)ES DS-UF 和LF DS-UF 表示ACL的分享下行-反馈上行通信时间窗口；ES DS-UF ＝max{ES 1 ,ES 2 }LF DS-UF ＝LF 2ES DS-UF ≤LF DS-UF(5)ES DF 和LF DF 表示ACL的反馈下行通信时间窗口；ES DF ＝max{ES 1 ,ES 2 }LF DF ＝LF 1ES DF ≤LF DF 。 5.如权利要求2所述的基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，在三个异步子通信环路＜ID 1 ,I 1 ,R 1 ,ES 1 ,LF 1 ＞ ASCL ，＜ID 2 ,I 2 ,R 2 ,ES 2 ,LF 2 ＞ ASCL 和＜ID 3 ,I 3 ,R 3 ,ES 3 ,LF 3 ＞ ASCL 形成所述异步通信环路的情况下，在这三个异步子通信环路中，存在下述相关关系：(1)I和R均是LEO卫星，ACL的发起者I是第一个ASCL的发起者I 1 ，同时，响应者R是最后一个ASCL的响应者R 3 ，I＝I 1R＝R 3(2)第一个ASCL的发起者I 1 与最后一个ASCL的响应者R 3 相同，以构成一完整通信环路，I 1 ＝R 3(3)第一个ASCL的响应者R 1 和后两个ASCL的发起者I 2 和I 3 均是通信中继节点，当中继节点之间相互连通时，则相对应的中继节点可以不同，否则，是同一个中继节点，(4)ES US 和LF US 表示ACL的分享上行通信时间窗口，ES US ＝ES 1LF US ＝min{LF 1 ,LF 2 }ES US ≤LF US(5)ES DS-UF 和LF DS-UF 表示ACL的分享下行-反馈上行通信时间窗口，ES DS-UF ＝max{ES 1 ,ES 2 }LF DS-UF ＝LF 2ES DS-UF ≤LF DS-UF(6)ES DF 和LF DF 表示ACL的反馈下行通信时间窗口，ES DF ＝max{ES 2 ,ES 3 }LF DF ＝LF 3ES DF ≤LF DF 。 6.如权利要求4或5所述的基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，响应者采用以下五种行动中的一种：1)更新&再分享：响应者根据发送者发过来的信息，更新胜出者列表，中标出价列表以及胜出时间向量，然后再分享这次更新；2)舍弃&再分享：响应者不改变其信息状态，然后对自身所认定的胜出者信息进行再分享；3)舍弃&不再分享：响应者不改变自身的信息状态，也不对其再分享，应用于所接收到的消息与现有的信息相一致的情况；4)重置&再分享：响应者对胜出者和胜出值进行清零，然后对原接收到的消息进行再分享，则消除混乱；5)更新时间&再分享：响应者是胜出者，当接收到消息时，对其胜出生成时间戳更新为当前时间，以确认自己仍然认为自己是胜出者。 7.如权利要求6所述的基于异步通信的多星在线协同方法，其特征在于，对从作为发送方的对地观测卫星发送来的消息进行响应时，针对应急任务oj，作为响应方的对地观测卫星所采用的操作决策规则如下表，异步通信下当接收到消息时的局部决策规则其中，i、i′、i″、i″′表示对地观测卫星；wa ioj 表示对地观测卫星i当前所认为的针对第o批应急任务中第j个任务的胜出者；wa i′oj 表示对地观测卫星i′当前所认为的针对第o批应急任务中第j个任务的胜出者；wb ioj 表示对地观测卫星i当前所认为的针对第o批应急任务中第j个任务的中标出价信息；wb i′oj 表示对地观测卫星i′当前所认为的针对第o批应急任务中第j个任务的中标出价信息；ts ioj 表示对地观测卫星i当前所认为的针对第o批应急任务中第j个任务进行最新信息更新的时间戳信息；ts i′oj 表示对地观测卫星i′当前所认为的针对第o批应急任务中第j个任务进行最新信息更新的时间戳信息；φ表示空集合。