[發(fā)明專利]基于本體的成像衛(wèi)星調(diào)度問題模型構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310276798.8
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103336715A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀仁杰;劉曉路;譚躍進(jìn);王沛;廉振宇;邢立寧;嚴(yán)珍珍;楊振宇;孫凱;姚鋒;義余江;何苗
• 申請（專利權(quán)）人: 邢立寧;孫凱;中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天成像衛(wèi)星調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于本體的成像衛(wèi)星調(diào)度問題模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

關(guān)于本體目前沒有一個統(tǒng)一的定義。Chandrasekaran等人認(rèn)為本體是人工智能領(lǐng)域的研究內(nèi)容，其研究特定領(lǐng)域知識的對象分類、對象屬性和對象之間的關(guān)系，為領(lǐng)域知識的描述提供規(guī)范。語義網(wǎng)的研究者則認(rèn)為本體是一種定義語詞關(guān)系的形式化規(guī)范說明。雖然定義不統(tǒng)一但是普遍認(rèn)可的是本體具有形式化、知識共享和互操作的含義。本體具有一套分類體系和一系列推理規(guī)則，能在不同建模方法、語言之間進(jìn)行映射，實現(xiàn)不同模型之間的知識共享，為模型知識庫的構(gòu)建提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

成像衛(wèi)星調(diào)度方法推薦框架要基于對成像衛(wèi)星調(diào)度問題的分類，而成像衛(wèi)星多樣化的成像模式和復(fù)雜的約束使得不同衛(wèi)星的調(diào)度模型不盡相同，因此需要基于本體理論對成像衛(wèi)星調(diào)度問題進(jìn)行一般化的描述，實現(xiàn)不同模型之間的相互映射，從而建立問題的分類知識庫。

因此，提供一種能對成像衛(wèi)星調(diào)度問題進(jìn)行一般化描述的基于本體的成像衛(wèi)星調(diào)度問題模型構(gòu)建方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能對成像衛(wèi)星調(diào)度問題進(jìn)行一般化描述的基于本體的成像衛(wèi)星調(diào)度問題模型構(gòu)建方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于本體的成像衛(wèi)星調(diào)度問題模型構(gòu)建方法，該方法的具體步驟如下：

（1）將任務(wù)、資源、調(diào)度時間范圍、約束、目標(biāo)、偏好、調(diào)度需求作為成像衛(wèi)星調(diào)度問題關(guān)聯(lián)項；

（2）將上述任務(wù)、資源、調(diào)度時間范圍、約束、目標(biāo)、偏好、調(diào)度需求關(guān)聯(lián)項與具體應(yīng)用知識結(jié)合進(jìn)行相互關(guān)系的實例化，從而生成具體應(yīng)用模型；

（3）使用本體工具構(gòu)造上述具體應(yīng)用模型，并以標(biāo)準(zhǔn)格式描述上述具體應(yīng)用模型的本體。

優(yōu)選地，調(diào)度需求主要包括需求的開始時間、需求的結(jié)束時間，所需成像區(qū)域，所需圖像類型和分辨率，具體的需求本體模型如下：

其中：：需求的唯一標(biāo)識，：需求的屬性集合，：需求之間的關(guān)系集合。

優(yōu)選地，將需求通過預(yù)處理后得到任務(wù)，其中，預(yù)處理是根據(jù)參與調(diào)度的衛(wèi)星軌道特征和載荷屬性對需求的區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行條帶劃分，從而將任務(wù)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星單景可覆蓋的任務(wù)，并計算各任務(wù)對衛(wèi)星的可見時間窗口和對衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動需求，任務(wù)的本體模型如下：

其中：：任務(wù)的唯一標(biāo)識，：任務(wù)的屬性集合，：任務(wù)之間的關(guān)系集合。

優(yōu)選地，一個任務(wù)包括多個活動，基本的兩個活動是觀測和回傳活動，觀測活動是衛(wèi)星對任務(wù)的信息采集，回傳活動則是將采集的數(shù)據(jù)回放至地面站，活動的本體模型如下：

其中：：活動的唯一標(biāo)識，：活動的屬性集合，：活動之間的關(guān)系集合。

優(yōu)選地，將資源分為實體資源和虛擬資源，實體資源是指衛(wèi)星，虛擬資源是指衛(wèi)星與地面目標(biāo)的可見時間窗，衛(wèi)星的屬性集包括軌道特性、機(jī)動能力、固存容量、能量、衛(wèi)星使用約束。

優(yōu)選地，偏好體現(xiàn)在調(diào)度規(guī)則的制定上，將規(guī)則的內(nèi)容作為其主要屬性，上述調(diào)度規(guī)則包括優(yōu)先選擇優(yōu)先級高的任務(wù)規(guī)則。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的基于本體的成像衛(wèi)星調(diào)度問題模型構(gòu)建方法，具有以下優(yōu)點：

將任務(wù)、資源、調(diào)度時間范圍、約束、目標(biāo)、偏好、調(diào)度需求作為成像衛(wèi)星調(diào)度問題關(guān)聯(lián)項，其中，任務(wù)是由一個個活動組成，如一個成像任務(wù)的完成至少需要包括觀測和下傳兩個活動。活動的一個重要屬性就是持續(xù)時間，并且活動的持續(xù)時間根據(jù)所執(zhí)行的資源的不同而不同。作為調(diào)度的一個重要的屬性特征，時間范圍在任務(wù)和資源上也分別實例化成任務(wù)的需求時間和資源的可用時間，作為成像衛(wèi)星調(diào)度問題，資源就是衛(wèi)星，資源的可用時間是指衛(wèi)星對任務(wù)的可見時間。由于任務(wù)需求與衛(wèi)星能力的多樣性，衛(wèi)星資源可執(zhí)行的任務(wù)只是任務(wù)集中的一個子集，因此，在資源的屬性特征中還需要說明其能完成的任務(wù)類型。同時，調(diào)度問題作為一種優(yōu)化問題需要指明優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，其中約束條件又分為硬約束和軟約束。硬約束是指必須滿足的約束，如成像時間必須包含在衛(wèi)星對目標(biāo)的可見時間窗內(nèi)，而軟約束更多的體現(xiàn)決策者的偏好，要求在資源能滿足的情況下盡量滿足但不是硬性的。在上述基礎(chǔ)上構(gòu)建出任務(wù)、資源、調(diào)度時間范圍、約束、目標(biāo)、偏好、調(diào)度需求的本體模型，從而得到衛(wèi)星調(diào)度本體模型，為問題域的構(gòu)建提供了一個規(guī)范化的建模框架，即通過對目標(biāo)、約束和問題參數(shù)的構(gòu)建來確定問題域。