CN106209210A - 面向任务的空间信息网络资源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向任务的空间信息网络资源管理方法，主要解决现有技术中由于时变性造成空间信息网络资源的利用率较低的问题，其实现过程为：1.初始化网络节点，将网络规划周期划分为若干个等长时隙，并计算得到在每个时隙不同节点间的可见情况；2.构建资源时变图表征网络资源及资源时变冲突图表征网络中资源的冲突；3.求解得到资源时变冲突图的一个独立集；4.根据独立集求解无冲突的资源时变图；5.求解无冲突的资源时变图中的多商品流问题，得到最优的资源分配方案。本发明缓解了资源紧张和业务发展的矛盾，降低了空间信息网络中资源管理的复杂度，为空间信息网络的***研究和资源管理提供技术支持，可用于空间信息网络资源的分配。

Description

面向任务的空间信息网络资源管理方法

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，主要涉及空间信息网络资源管理方法，可用于空间信息信息网络的任务规划与调度过程。

背景技术

空间信息网络是我国重要的基础设施，是支持对地观测、远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控的重要平台。然而，由于卫星、地面站等空间信息网络设施造价高、卫星发射周期长等缺点，我国空间信息网络长期面临资源紧张、供不应求的局面。为了缓解资源紧张和业务发展的矛盾，研究适用于空间信息网络的高效资源管理方法十分重要。

空间信息网络中完成同一任务往往需要多种资源,但由于卫星的运动特性，网络中的资源具有时变性。同时，由于星载能量有限、维持卫星姿态等原因，空间信息网络中的部分资源若同时被调度可能会发生冲突，且由于星载能量和天线摆动时间等导致资源冲突的因素具有时变性，使得空间信息网络中的资源冲突同样具有时变性。繁多的资源种类、不同的任务对需求的多样性、网络资源以及资源之间冲突的时变性给空间信息网络资源的管理带来极大的挑战。

以往对空间信息网络的研究中，大多数把空间信息网络的资源管理问题转化为并行机调度问题。例如在Laura Barbulescu的文章“Scheduling Space–GroundCommunications for the Air Force Satellite Control Network”中，把空间信息网络中的任务调度问题建模为带时间窗的并行机调度问题。这类方法无法建模由于星体运动特性所带来的资源冲突的时变性问题。而且，并行机调度模型限制每个任务只能被调度一次，且只能被统一机器执行，然而，在实际的空间信息网络中，当一个任务的数据较多时，其往往会分多次并经由不同的中继卫星或者地面站传回地面数据中心，因而现实工作无法运用这一模式，从而影响了空间信息网络资源的高效利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种面向任务的空间信息网络资源管理方法，以降低空间信息网络资源管理的复杂度，提高空间信息网络的资源的利用率。

实现本发明目的技术方案是：通过使用时变资源冲突图建模网络中的资源冲突，将空间信息网络中资源调度问题转化为求解图的独立集的问题，同时，将空间信息网络中的任务规划问题建模为无冲突资源时变图的多商品流问题，其实现方法如下：

1、一种面向任务的空间信息网络资源管理方法，其特征在于：包括：

(1)初始化步骤：

(1a)初始化空间信息网络的观测卫星集合OS＝{os₁,os₂,...,os_n,...}，中继卫星集合RS＝{rs₁,rs₂,...,rs_n,...}，地面站集合GS＝{gs₁,gs₂,...,gs_n,...}，网络中的任务集合OM＝{om₁,om₂,...,om_n,...}，其中os_n表示第n颗观测卫星，rs_n表示第n颗中继卫星，gs_n表示第n个地面站，om_n表示第n个任务；

将每个任务用一个四维向量描述，即om_n＝(ob_n,st_n,et_n,w_n)，其中ob_n表示第n项任务的待观测目标，st_n表示第n项任务的最早开始时间，et_n表示第n项任务的最晚结束时间，w_n表示第n项任务需要采集的数据量；

(1b)将空间信息网络的规划周期[0,T]划分为M个等长的时间间隔，每个时间间隔的长度为τ＝T/M；

(1c)根据星历表中星体的运动轨迹，计算观测目标是否在观测卫星的观测范围内，计算中继卫星和地面站是否在观测卫星的通信范围内；

(2)构建资源时变图：

(2a)初始化一张空白的M层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,…,M；

(2b)在(2a)中的M层有向图中依次添加观测卫星顶点、中继卫星顶点、地面站顶点和待观测点顶点；

(2c)继续在(2b)中得到的图上再依次添加观测弧、存储弧和传输弧，以从空间和时间两个维度上表征观测、存储和传输三种资源，得到所需的资源时变图；

(3)构建资源时变冲突图，表征网络中资源的冲突情况：

(3a)初始化一张空白的M层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,…,M；

(3b)在步骤(2)构建的资源时变图中选出与其他弧发生冲突的弧，并用这些弧作为资源时变冲突图中的顶点，构成资源时变冲突图的顶点集合；

(3c)根据星载能量和卫星姿态的调整情况确定资源时变冲突图中的顶点所代表的资源两两之间是否冲突，若存在冲突，则将对应的两个顶点连接起来，即添加边；

(3d)根据(3b)的规则，遍历资源时变图中的弧，决定是否在资源时变冲突图中添加顶点，并根据(3c)的规则，决定是否在资源时变冲突图中添加相应的边，直至遍历完资源时变图中所有的弧，完成顶点与边的添加，得到所需的资源时变冲突图；

(4)从资源时变冲突图的顶点集合中选择出一个无冲突的顶点集合，得到资源时变冲突图的一个独立集；

(5)对照独立集，删除资源时变图中的弧，使得资源时变图中剩余的弧所代表的资源是无冲突的，得到一个无冲突的资源时变图；

(6)将空间信息网络中的任务映射为无冲突的资源时变图中的流，通过求解资源时变图的多商品流问题，得到一组最优的流组合，即得到最优的任务调度方案。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明通过构造资源时变图从空间、时间两个维度表征空间信息网络中的观测、存储、传输资源，既刻画了卫星运动对网络中资源分布的影响，又能够描述不同资源间的承接转换关系。

2)本发明通过构造资源时变冲突图中表征空间信息网络中不同资源间的冲突的相关性和时变性，并且将空间信息网络的资源无冲突调度问题转化为图论中的求解独立问题，从而降低了问题的求解难度。

3)本发明通过将空间信息网络中的任务调度问题转化为无冲突资源时变图中的多商品流问题，不但可以多次完成建模任务和多资源调度过程，而且大大简化了空间信息网络中资源管理问题的计算复杂度。

附图说明

图1是本发明使用的场景示意图；

图2是本发明的整体流程示意图；

图3是本发明网络每个时隙中的观测卫星与待观测目标、观测卫星与中继卫星以及观测卫星与地面站之间的可见情况示意图；

图4是本发明中的资源时变图。

图5是本发明中的资源时变冲突图。

图6是本发明中的资源时变冲突图的独立集。

图7是本发明中的无冲突资源时变图。

图8是本发明中的资源分配方案。

具体实施方式

本实例从一个空间信息网络出发，来说明本发明的实施过程。

下面结合附图对本发明进行详细说明：

参照图1，本实例使用的空间信息网络包含两颗低轨观测卫星os₁、os₂，一颗位于同步轨道的中继卫星rs₁，一个地面站gs₁，两个待观测点ob₁、ob₂。网络中有两个任务，分别为om₁＝(ob₁,0,4τ,2rτ)、om₂＝(ob₂,0,4τ,2rτ)。网络的规划周期为[0,4τ]。其中网络规划周期分为4个等长的时间间隔，每个时间间隔的长度用τ表示，另外r表示网络中观测卫星观测过程中的数据收集速率。以任务om₁为例，表示待观测目标为ob₁，任务最早开始时间为0，任务的最晚结束时间为4τ，任务需要采集的数据量为2rτ。同时观测卫星到中继卫星链路的传输速率为2r，观测卫星到地面站链路的传输速率为2r，中继卫星到地面站链路的传输速率为2r。观测卫星、中继卫星和地面站的存储容量均为4r·τ。

参见图2，本发明的实现步骤如下：

步骤1，初始化待表征空间信息网络的卫星、地面站、待观测点集合及规划周期等参量：

(1a)初始化理空间信息网络的卫星、地面站、待观测点集合，具体为：观测卫星集合OS＝{os₁,os₂}，中继卫星集合RS＝{rs₁}，地面站集合GS＝{gs₁}，任务集合OM＝{om₁,om₂}；

(1b)将待管理空间信息网络的规划周期[0,4τ]划分为4个等长的时间间隔，每个时间间隔的长度为τ；

(1c)根据星历表中星体的运动轨迹，输入卫星轨道高度、卫星轨道倾角、地面站的位置三个参量，利用卫星工具包STK直接计算观测目标是否在观测卫星的观测范围内，以及中继卫星和地面站是否在观测卫星的通信范围内：

如果观测目标在观测卫星的观测范围内，就代表观测卫星和观测目标之间可见，否则为不可见；

如果中继卫星在观测卫星的通信范围内，代表中继卫星和观测卫星之间可见，否则为不可见；

如果地面站在观测卫星的通信范围内，代表地面站和观测卫星之间可见，否则为不可见；

根据卫星工具包STK计算输出的是否可见的结果，最终得到如图3所示的观测卫星、中继卫星、地面站和观测目标两两之间的可见情况，其中横轴是表示时间，纵轴表示是否可见，每条蓝线表示一对节点间的可见关系，高状态表示可见，低状态表示不可见。

可见情况主要分为四类：

第一类为观测目标与观测卫星之间的可见情况，包括ob₁-os₁，ob₁-os₂，ob₂-os₁，ob₂-os₂这四种，其中ob₁-os₁的可见情况为观测卫星os₁在第1个时隙和第2个时隙可以看见待观测目标ob₁，在第3个时隙和第4个时隙不可见；ob₁-os₂的可见情况为观测卫星os₂在第4个时隙可以看见待观测目标ob₁，在第1个、第2个和第3个时隙不可见；ob₂-os₁的可见情况为观测卫星os₁在第2个和第3个时隙可以看见待观测目标ob₂，在第1个和第4个时隙不可见；ob₂-os₂的可见情况为观测卫星os₂在第1个和第2个时隙可以看见待观测目标ob₂，在第3个和第4个时隙不可见；

第二类为观测卫星与中继卫星之间的可见情况，包括os₁-rs₁，os₂-rs₁这两种，其中os₁-rs₁的可见情况为观测卫星os₁在第3个和第4个时隙可以看见中继卫星rs₁，在第1个和第2个时隙不可见；os₂-rs₁的可见情况为观测卫星os₂在第1个、第2个和第3个时隙可以看见中继卫星rs₁，在第4个时隙不可见；

第三类为观测卫星与地面站之间的可见情况，包括os₁-gs₁，os₂-gs₁这两种，其中os₁-gs₁的可见情况为观测卫星os₁在所有时隙均看不见地面站gs₁；os₂-gs₁的可见情况为观测卫星os₂在第4个时隙可以看见地面站gs₁，在第1个、第2个和第3个时隙不可见；

第四类为中继卫星与地面站之间的可见情况为rs₁-gs₁这一种，且rs₁-gs₁的可见情况为中继卫星rs₁在所有时隙均可以看见地面站gs₁。

步骤2，绘制资源时变图，分别从时间、空间两个维度表征网络中的资源。

(2a)初始化一张空白的4层有向图，如图4(a)所示；

(2b)在(2a)中的4层有向图中依次添加三类顶点，分别为观测卫星顶点、中继卫星顶点、地面站顶点和待观测点顶点，如图4(b)所示：

(2b1)在4层有向图中添加观测卫星顶点顶点分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中的观测卫星os₁；顶点分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中的观测卫星os₂；

(2b2)在4层有向图中添加中继卫星顶点分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中的中继卫星rs₁；

(2b3)在4层有向图中添加地面站顶点分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中的地面站gs₁；

(2b4)在4层有向图中添加待观测点顶点待观测点顶点分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中的待观测点ob₁；待观测点顶点分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中的待观测点ob₂；

(2c)继续在(2b)中得到的图上再依次添加观测弧、存储弧和传输弧，以从空间和时间两个维度上表征观测、存储和传输三种资源，得到所需的资源时变图，如图4(c)所示；

(2c1)在(2b)中得到的4层有向图中添加观测弧 其中观测弧分别表示观测卫星os₁在第1个、第2个时隙能够观测到待观测点ob₁；观测弧表示观测卫星os₂在第4个时隙能够观测到待观测点ob₁；观测弧表示观测卫星os₂在第1个、第2个时隙能够观测到待观测点ob₂；观测弧表示观测卫星os₁在第2个、第3个时隙能够观测到待观测点ob₂；且每个观测弧在一个时隙能够观测到的数据至多为r·τ。

(2c2)在资源时变图中添加三种存储弧：

在资源时变图中添加观测存储弧 其中观测存储弧表示在t＝τ、t＝2τ、t＝3τ时刻观测卫星os₁至多能够存储的数据量为4r·τ；观测存储弧 表示在t＝τ、t＝2τ、t＝3τ时刻观测卫星os₂至多能够存储的数据量为4r·τ；

在资源时变图中添加中继存储弧分别表示在t＝τ、t＝2τ、t＝3τ时刻观测卫星rs₁至多能够存储的数据量为4r·τ；

在资源时变图中添加地面站存储弧分别表示在t＝τ、t＝2τ、t＝3τ时刻观测卫星gs₁至多能够存储的数据量为4r·τ。

(2c3)在资源时变图中添加三种传输弧：

在资源时变图中添加观测-中继传输弧 其中观测-中继传输弧分别表示在第3个、第4个时隙观测卫星os₁到中继卫星rs₁的链路至多能够传输的数据量为2r·τ；观测-中继传输弧分别表示在第1个、第2个和第3个时隙观测卫星os₂到中继卫星rs₁的链路至多能够传输的数据量为2r·τ；

在资源时变图中添加观测-地面站传输弧观测-地面站传输弧表示在第4个时隙观测卫星os₂到地面站gs₁的链路至多能够传输的数据量为2r·τ；

在资源时变图中添加中继-地面站传输弧分别表示在第1个、第2个、第3个和第4个时隙中继卫星rs₁到地面站gs₁的链路至多能够传输的数据量为2r·τ。

步骤3，绘制资源时变冲突图表征网络中资源的冲突。

(3a)初始化一张空白的4层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,3,4；

(3b)在步骤(2)构建的资源时变图中选出与其他弧发生冲突的弧，选出的弧为 并用这些弧作为资源时变冲突图中的顶点，构成资源时变冲突图的顶点集合，即对应顶点V_o(1,1,1)、V_o(2,2,1)、V_o(1,1,2)、V_o(2,1,2)、V_o(2,2,2)、V_o(2,1,3)、V_tr(1,1,3)、V_tr(1,1,4)、V_tr(2,1,2)、V_tr(2,1,3)、V_tg(2,1,4)，其中，下标o代表观测动作，下标tr代表到中继卫星的传输动作，下标tg代表到地面站的传输动作；

以V_o(1,1,1)为例，第一个1代表待观测目标ob₁，第二个1代表观测卫星os₁，第三个1代表第一个时隙，整体表示观测卫星在第一个时隙对待观测目标进行观测所需的资源；以V_tr(1,1,3)为例，第一个1代表观测卫星os₁，第二个1代表中继卫星rs₁，3代表第三个时隙，整体表示观测卫星os₁向中继卫星rs₁传输数据所需的资源；以V_tg(2,1,4)为例，2代表观测卫星os₂，1代表地面站gs₁，4代表第四个时隙，整体表示观测卫星os₂向中继卫星gs₁传输数据所需的资源；

(3c)根据星载能量和卫星姿态的调整情况确定资源时变冲突图中的顶点所代表的资源两两之间是否冲突，将存在冲突的两个顶点连接起来，即添加边V_o(1,1,2)-V_o(2,1,2)、V_o(1,1,2)-V_o(2,1,3)、V_o(1,1,2)-V_tr(1,1,3)、V_o(2,1,2)-V_tr(1,1,3)、V_o(2,1,3)-V_tr(1,1,3)、V_o(2,1,3)-V_tr(2,1,3)、V_o(2,1,3)-V_tr(1,1,4)、V_o(2,2,1)-V_tr(2,1,2)、V_o(2,2,2)-V_tr(2,1,2)、V_o(2,2,2)-V_tr(2,1,3)、V_tr(1,1,3)-V_tr(2,1,2)、V_tr(1,1,3)-V_tr(2,1,3)、V_tr(1,1,4)-V_tr(2,1,3)、V_tr(2,1,3)-V_tg(2,1,4)，如图5所示，最终得到所需的资源时变冲突图。

步骤4，从资源时变冲突图中选出无冲突的资源集合。

(4a)对照步骤(3c)中所添加的边，选出两两之间均不存在边的顶点，构成资源时变冲突图的一个无冲突的顶点集合，即一个独立集；

(4b)根据顶点V_o(1,1,1)、V_o(1,1,2)、V_o(2,2,1)、V_o(2,2,2)、V_tr(1,1,4)、V_tg(2,1,4)两两之间均没有相互连接的边，构成一个无冲突的顶点集合，即将顶点V_o(1,1,1)、V_o(1,1,2)、V_o(2,2,1)、V_o(2,2,2)、V_tr(1,1,4)、V_tg(2,1,4)作为一个独立集，如图6所示。

步骤5，对照独立集，得到一个无冲突的资源时变图。

对照独立集，删除资源时变图中的部分可能与其他资源发生冲突的资源的弧，从而得到一个无冲突的资源时变图，该无冲突的资源时变图中包括的弧有 如图7所示。

步骤6，将任务规划问题转化为无冲突的资源时变图中多商品流问题，求解得到最优的资源分配和任务调度方案。

(6a)将空间信息网络中的任务映射为无冲突的资源时变图中的流，即将任务om₁映射为将任务om₂映射为

(6b)将任务规划问题转化为无冲突的资源时变图中多商品流问题，使用最大流最小割定理和Edmond-Karp算法进行计算，求解出多商品流问题，得到最优的资源分配和任务调度方案，最终的结果为：任务om₁分配到的资源为 任务om₂分配到的资源为 如图8所示。

以上描述仅是本发明的一个具体实例，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种面向任务的空间信息网络资源管理方法，其特征在于：包括：

(1)初始化步骤：

(1a)初始化空间信息网络的观测卫星集合OS＝{os₁,os₂,...,os_n,...}，中继卫星集合RS＝{rs₁,rs₂,...,rs_n,...}，地面站集合GS＝{gs₁,gs₂,...,gs_n,...}，网络中的任务集合OM＝{om₁,om₂,...,om_n,...}，其中os_n表示第n颗观测卫星，rs_n表示第n颗中继卫星，gs_n表示第n个地面站，om_n表示第n个任务；

将每个任务用一个四维向量描述，即om_n＝(ob_n,st_n,et_n,w_n)，其中ob_n表示第n项任务的待观测目标，st_n表示第n项任务的最早开始时间，et_n表示第n项任务的最晚结束时间，w_n表示第n项任务需要采集的数据量；

(1b)将空间信息网络的规划周期[0,T]划分为M个等长的时间间隔，每个时间间隔的长度为τ＝T/M；

(1c)根据星历表中星体的运动轨迹，计算观测目标是否在观测卫星的观测范围内，计算中继卫星和地面站是否在观测卫星的通信范围内；

(2)构建资源时变图：

(2a)初始化一张空白的M层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,…,M；

(2b)在(2a)中的M层有向图中依次添加观测卫星顶点、中继卫星顶点、地面站顶点和待观测点顶点；

(2c)继续在(2b)中得到的图上再依次添加观测弧、存储弧和传输弧，以从空间和时间两个维度上表征观测、存储和传输三种资源，得到所需的资源时变图；

(3)构建资源时变冲突图，表征网络中资源的冲突情况：

(3a)初始化一张空白的M层有向图，其中的时隙用k表示，k∈1,2,…,M；

(3b)在步骤(2)构建的资源时变图中选出与其他弧发生冲突的弧，并用这些弧作为资源时变冲突图中的顶点，构成资源时变冲突图的顶点集合；

(3c)根据星载能量和卫星姿态的调整情况确定资源时变冲突图中的顶点所代表的资源两两之间是否冲突，若存在冲突，则将对应的两个顶点连接起来，即添加边；

(3d)根据(3b)的规则，遍历资源时变图中的弧，决定是否在资源时变冲突图中添加顶点，并根据(3c)的规则，决定是否在资源时变冲突图中添加相应的边，直至遍历完资源时变图中所有的弧，完成顶点与边的添加，得到所需的资源时变冲突图；

(4)从资源时变冲突图的顶点集合中选择出一个无冲突的顶点集合，得到资源时变冲突图的一个独立集；

(5)对照独立集，删除资源时变图中的弧，使得资源时变图中剩余的弧所代表的资源是无冲突的，得到一个无冲突的资源时变图；

(6)将空间信息网络中的任务映射为无冲突的资源时变图中的流，通过求解资源时变图的多商品流问题，得到一组最优的流组合，即得到最优的任务调度方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1c)中对观测目标及中继卫星的通信范围计算，均通过卫星工具包STK进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2b)中依次添加观测卫星顶点、中继卫星顶点、地面站顶点和待观测点顶点，按如下步骤进行：

(2b1)遍历观测卫星集合OS中所有的观测卫星，每一观测卫星os_n∈OS，在资源时变图中添加观测卫星顶点其中顶点位于资源时变图的第k层，表示在第k个时隙中的观测卫星os_n，k∈1,2,…,M；

(2b2)遍历中继卫星集合RS中所有的中继卫星，每一中继卫星rs_n∈RS，在资源时变图中添加中继卫星顶点其中顶点位于资源时变图的第k层，表示在第k个时隙中的中继卫星rs_n；

(2b3)遍历地面站集合GS中所有的地面站，每一地面站gs_n∈GS，在资源时变图中添加地面站顶点其中顶点位于资源时变图的第k层，表示在第k个时隙中的地面站gs_n；

(2b4)遍历待观测目标集合OB中所有的待观测点，每一待观测点ob_n∈OB，在资源时变图中添加待观测点顶点其中顶点位于资源时变图的第k层，表示在第k个时隙中的待观测点ob_n。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2c)依次添加观测弧、存储弧和传输弧，按如下步骤进行：

(2c1)添加观测弧，即对于每一观测卫星os_j和待观测点ob_i，若在第k个时隙观测卫星osj能看见待观测点obi，则在资源时变图中添加观测弧其中观测弧的容量为rc_j为观测卫星os_j的观测速率，k＝1,2,…,M；

(2c2)添加存储弧，包括观测存储弧、中继存储弧和地面站存储弧三类：

对于观测卫星os_n∈OS，在资源时变图中添加观测存储弧

对于中继卫星rs_n∈RS，在资源时变图中添加中继存储弧

对于地面站gs_n∈GS，在资源时变图中添加地面站存储弧

其中观测存储弧的容量为观测卫星os_n在第k个时隙和第k+1个时隙的分界时刻的存储空间大小；中继存储弧的容量为中继卫星rs_n在第k个时隙和第k+1个时隙的分界时刻的存储空间大小；地面站存储弧的容量为地面站gs_n在第k个时隙和第k+1个时隙的分界时刻的存储空间大小，k＝1,2,…,M-1；

(2c3)添加传输弧，包括观测-中继传输弧、观测-地面站传输弧和中继-地面站传输弧三类：

对于每一观测卫星os_i和中继卫星rs_j，若在第k个时隙观测卫星os_i可以看见中继卫星rs_j，则在资源时变图中添加观测-中继传输弧

对于每一观测卫星os_i和地面站gs_j，若在第k个时隙观测卫星os_i可以看见地面站gs_j，则在资源时变图中添加观测-地面站传输弧

对于每一中继卫星rs_i和地面站gs_j，若在第k个时隙中继卫星rs_i可以看见地面站gs_j，则在资源时变图中添加中继-地面站传输弧

其中观测-中继传输弧的容量为rt_i为观测卫星os_i到中继卫星的链路的传输速率；观测-地面站传输弧的容量为rg_i为观测卫星os_i到地面站的链路的传输速率；中继-地面站传输弧的容量为：其中rr_i为中继卫星rs_i到地面站的链路的传输速率，k＝1,2,…,M。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(6)中求解资源时变图的多商品流问题，使用最大流最小割定理和Edmond-Karp算法进行计算。