(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210549914.8 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区10 0084信箱82 分箱清华大学专利办公室 (72)发明人 姜春晓　殷柳国　葛宁　李朕　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 专利代理师 赵悦 (51)Int.Cl. H04B 7/185(2006.01) H04L 41/044(2022.01) H04L 41/50(2022.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种卫星轻量级分布式编排系统及方法 (57)摘要 本发明属于卫星通信技术领域， 涉及一种卫 星轻量级分布式编排系统及方法， 包括： 编排器 层和任务卸载卫星层； 编排器层包括若干编排 器， 每一个编排器与任务卸载卫星层中某一域内 由若干负载卫星组成的星群对应， 编排器用于对 星群中的负载卫星进行资源分配； 负载卫星用于 提供服务地面用户的资源或为其他卫星提供共 享资源， 卫星之间的共享资源采用市场交易机 制， 形成合约， 并向编排器层中的所有编排器宣 布合约。 其基于合同理论的轻量级星间交互机 制， 通过星间一次交互， 即可实现星间协同任务 的资源合理分配， 相比现有以分布式优化为主的 星间交互方法而言， 可 大幅降低星间通信开销。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115133973 A 2022.09.30 CN 115133973 A 1.一种卫星轻量级分布式编排系统， 其特 征在于， 包括： 编排器层和任务卸载卫星层； 所述编排器层包括若干编 排器， 每一个编排器与 所述任务卸载卫星层中某一域内由若 干负载卫星组成的星群对应， 所述编排器用于对所述星群中的负载卫星进行资源分配； 所 述负载卫星用于提供服务地面用户的资源或为其他卫星提供共享资源， 卫星之 间的所述共 享资源采用市场交易机制， 形成合约， 并向所述编排器层中的所有编排器宣布所述 合约。 2.如权利要求1所述的卫星轻量级分布式编排系统， 其特征在于， 所述市场交易机制为 资源需求星与资源供应星之 间的双边买卖关系， 资源需求星向资源供应星请求CPU资源， 并 根据资源需求星的私有类型付费， 资源供应星通过提供CPU资源从资源需求星处获得报酬。 3.如权利要求2所述的卫星轻量级分布式编排系统， 其特征在于， 所述合约包括资源供 应星能够提供的CPU资源和资源需求星能够支付的资金。 4.如权利要求2所述的卫星轻量级分布式编排系统， 其特征在于， 所述资源需求星的效 用函数为下式： UR( θ,q( θ ),t( θ ) )＝θ v(q( θ ) )‑t( θ ) ＝θ(1‑e‑q( θ ))‑t( θ ) 其中， UR()为效用函数， θ是表示资源需求星的私有类型； t( θ )是资源需求星支付的资 金， v(q( θ ))是当资源需求星从资源供应星那里获得CPU资源量为q( θ )时请求者的利润； q ( θ )是资源供应星提供的CPU资源。 5.如权利要求2所述的卫星轻量级分布式编排系统， 其特征在于， 所述资源供应星的效 用函数为下式： UP(q( θ ),t( θ ) )＝t( θ )‑c(q( θ )) ＝t( θ )‑c0q2( θ ) 其中， Up()为效用函数， t( θ )是资源需求星支付的资金， c(q( θ ))是当资源供应星向资 源需求星提供资源时效用的降低量； q( θ )是资源供应星提供的CPU资源； c0是常系数。 6.一种卫星轻量级分布式编排的优化方法， 其特征在于， 用于如权利要求1 ‑5任一项所 述的卫星轻量级分布式编排系统， 包括以下步骤： 当所述编排系统需要进行多个编排器之间的协作任务时， 确定所述协作任务的参数， 并初始化每 个用户的合约； 基于经过初始化的合约， 判断资源需求星和资源供应星之间信息是否对称； 若信息对称， 则在只考虑个 体理性约束条件下对 优化方程进行求 解； 若信息不对称， 则同时考虑个体理性约束条件和激励相容约束条件对优化方程进行求 解； 根据所述 求解结果获得最优协作任务资源分配合约。 7.如权利要求6所述的卫星轻量级分布式编排方法， 其特 征在于， 所述优化方程 为： P1: 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115133973 A 2其中， Up()为效用函 数， 是资源需求星支付的资金， c(q( θ ))是 当资源供应星向资源 需求星提供资源时效用的降低量； q( θ )是资源供应星提供的CPU资源； c0是常系数， IR为个 体理性约束条件； IC为激励相容约束条件； s.t.为约束条件； 是类型为 的资源需求星 所支付的定金； 是资源需求星的私有类型为 时， 资源供应星提供给资源供应星的CPU 资源； 与θ均为资源需求星的私有类型， 且 f( θ )是θ 的概率密度函数， f( θ )是私有类 型θ 的概率密度函数， P1是第一个优化问题。 8.如权利要求7所述的卫星轻量级分布式编排方法， 其特征在于， 所述信 息对称是指资 源供应星知晓私有类型θ， 所述协作任务资源分配合约的最终解 为： 其中， {q*(θ),t*(θ)}是信息对称时协作任务资源分配合约问题的最终解， W(θ)是 Lambert W函数。 9.如权利要求7所述的卫星轻量级分布式编排方法， 其特征在于， 所述信 息不对称所述 信息对称是指资源供应星只知晓私有类型θ 的概率密度函数f( θ )， 所述协作任务资源分配 合约的最终解 为： 其中， 是信息不对称时协作任务资源分配合同问题中的最终解， W(θ )是 Lambert W函数， τ 是积分变量， λ是指数分布的参数。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机 程序， 所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求6 ‑9任一项所述的卫星轻量级分布 式编排方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115133973 A 3