SpaceSched: A Constellation-Wide Scheduling System for Resolving Ground Track Congestion in Remote Sensing

Danger

这篇文章纯在搞笑, 充其量就是个 INFOCOM 水平, 不知道是怎么中 MobiCom 的

1. 背景: 过于 out-of-date, 选用的卫星轨迹很搞笑...
2. 机制: 过于简陋. 地球人都能想到. 毫无含金量...
3. Bgd&Evaluation: 图画的啥玩意啊, 能有一丝丝科学性吗? 纯matlab自嗨...

要是笔者是审稿人, 本文直接 Early Reject 😅

背景与挑战产生:

近年来大规模卫星星座的激增引入了一个前所未见的新挑战——地面轨迹拥塞 (Ground track congestion)

由于轨道槽密度不断增加，卫星被迫共享相似的轨道平面，导致它们在地球表面的投影（即地面轨迹）在短时间内发生重叠或距离过近:

这种拥塞问题会严重降低遥感操作中的星座性能，具体导致了三个核心痛点：

1. 星座覆盖范围受限
2. 活跃的卫星数量存在冗余
3. 高价值数据的交付被延迟

核心解决方案 (SpaceSched):

为应对这一挑战，作者提出了一种名为 SpaceSched 的分层调度框架

该系统由两个关键流水线组成:

• 地面星座调度 (On-ground)
  • 覆盖分配器 (Coverage distributor):
    • 负责随时间动态分配卫星的姿态配置, 确保图像采集区域互不重叠, 从而最大化覆盖范围
  • 卫星选择器 (Satellite selector):
    • 在保持覆盖效率的前提下, 策略性地 筛选出一组活跃的卫星子集, 剔除冗余卫星
• 空间下行链路调度 (In-space)
  • 队列调节器 (Queue regulator):
    • 管理下行流量队列, 优先保证高价值数据的传输, 从而最小化传输延迟并降低带宽压力

简单概括一下每个Design章节的核心设计:

• Ch4: CONSTELLATION-WIDE COORD: 时间对齐
  • 先把所有卫星的时钟拨到同一个起跑线以算出准确位置
  • 再根据镜头倾斜的角度，算准它们到底真正拍到了地面的哪块区域
• ON-GROUND CONSTELLATION SCHED: 地面规划阶段
  • 先算好每颗卫星该往哪看，确保大家拍摄不重叠、避开云层且镜头少晃动（覆盖分配器）
  • 接着在不影响整体覆盖范围的前提下，把多余的冗余卫星“踢出干活队伍”以节省资源（卫星选择器）
• IN-SPACE DOWNLINK SCHEDULING: 优先级 + 负载均衡
  • 卫星对照地面提前发来的“全局地图”，把稀缺的高价值数据安排“走VIP通道”优先插队传回地球
  • 同时系统在宏观上保证大家干活均匀，不让单颗卫星被下载队列累死