[發(fā)明專利]一種基于滾動時域控制的成像衛(wèi)星自主任務規(guī)劃算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410298321.4
• 申請日: 2014-06-28
• 公開（公告）號: CN104063749B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 邢立寧;劉嵩;袁駔;賀仁杰;姚鋒;楊振宇;劉曉路;王沛;張雪婷;義余江;李星;朱劍冰;郭堅;汪路元
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06Q10/04;G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于滾動時域控制的成像衛(wèi)星自主任務規(guī)劃方法，其特征在于：

包含預測窗口、滾動窗口、規(guī)劃子問題和滾動機制四要素，所述規(guī)劃子問題是指在每個規(guī)劃時刻根據(jù)當前滾動窗口構造的局部規(guī)劃問題，滾動機制用于在限定了規(guī)劃子問題求解后確定規(guī)劃方案結束的執(zhí)行位置和下一個規(guī)劃時刻；

該成像衛(wèi)星自主任務規(guī)劃方法是用若干個沿任務軸滾動的局部規(guī)劃替代一次性全局規(guī)劃，在每個規(guī)劃時刻，首先通過當前的預測窗口對任務信息進行實時更新，更新過程中增加一些新的任務、或者刪除被取消的任務、或者對任務的屬性信息進行調整，然后在預測窗口的基礎上再確定當前的滾動窗口，每次局部規(guī)劃均針對滾動窗口進行，每次局部規(guī)劃結束后，只執(zhí)行規(guī)劃結果中的一部分任務，這部分任務全部執(zhí)行結束的時刻是下一次規(guī)劃的開始時刻。

2.一種基于滾動時域控制的成像衛(wèi)星自主任務規(guī)劃算法，其特征在于：采用啟發(fā)式方法在預測窗口和滾動窗口不斷向前滾動的過程中逐個對每一個規(guī)劃子問題進行規(guī)劃求解，該成像衛(wèi)星自主任務規(guī)劃算法包括八個模塊：滾動機制控制模塊、預測窗口信息更新模塊、滾動窗口預處理模塊、觀測活動確定模塊、約束檢查模塊、回傳活動確定模塊、時間窗口維護模塊、方案生成模塊；

所述滾動機制控制模塊根據(jù)自主任務規(guī)劃方案以及滾動步長確定當前規(guī)劃時刻的預測窗口和滾動窗口；

所述預測窗口信息更新模塊主要完成對預測窗口內各任務和約束信息的實時更新，為其它模塊操作提供及時準確的數(shù)據(jù)支持；

所述滾動窗口預處理模塊依據(jù)排序規(guī)則對滾動窗口內的任務進行排序，并按照任務隊列次序依次將觀測任務提交給觀測活動確定模塊，將回傳任務提交給回傳活動確定模塊；

所述觀測活動確定模塊根據(jù)每個任務當前實時更新的可用觀測時間窗口信息,選擇任務的觀測開始時刻,然后提交給約束檢查模塊,再根據(jù)約束檢查模塊的反饋結果確定任務的觀測開始時刻；

所述約束檢查模塊根據(jù)任務的觀測開始時刻計算衛(wèi)星固存使用情況,判斷任務觀測開始時刻是否合理,并將檢查結果提交給觀測活動確定模塊和回傳活動確定模塊；

所述回傳活動確定模塊根據(jù)當前任務的可用回傳時間窗口情況,確定該任務的回傳開始時刻, 并確保回傳開始時刻在該任務觀測結束時刻之后；

所述時間窗口維護模塊利用衛(wèi)星的已用時間窗口對觀測目標當前可用時間窗進行裁剪,更新觀測目標可用時間窗口信息；

所述方案生成模塊根據(jù)每次迭代后的收益情況,確定每個規(guī)劃子問題的最終規(guī)劃結果；

具體步驟如下：

步驟1：確定滾動時域調度策略參數(shù)后啟動算法,令調度時刻p=0；

步驟2：在調度時刻p, p=p+1,確定預測窗口F(p),同時更新預測窗口內任務及相關約束信息,并按時間窗口開始時刻的先后順序進行排序；

步驟3：根據(jù)預測窗口F(p)內信息,建立滾動窗口K(p)；

步驟4：對滾動窗口內任務進行排序,生成任務隊列Sequence,Sequence中包含I個任務, I=k,Sequence[1]表示隊列的首任務；

步驟5：判斷I是否等于0,如果I=0,轉至步驟14；

步驟6：判斷Sequence[1]是否為觀測任務,如果不是,轉至步驟11；

步驟7：對Sequence[1]的可用觀測時間窗口進行裁剪；

步驟8：判斷Sequence[1]是否有可用觀測時間窗口,如果沒有,則將Sequence[1]從Sequence中刪除,I=I-1,并轉至步驟5；

步驟9：為Sequence[1]確定觀測開始時刻t；

步驟10：針對Sequence[1]的觀測開始時刻進行約束檢查,如果M_t>M,其中M_t和M分別表示t時刻衛(wèi)星固存占用值和衛(wèi)星固存占用值，則將Sequence[1]從Sequence中刪除,I=I-1,并轉至步驟5；

步驟11：對Sequence[1]的回傳時間窗口進行裁剪；

步驟12：判斷是否有可用回傳時間窗口,如果沒有,則將Sequence[1]從Sequence中刪除, I=I-1, 并轉至步驟5；

步驟 13：為Sequence[1]確定回傳開始時刻,然后將Sequence[1]從Sequence中刪除, I=I-1,并轉至步驟5；

步驟14：生成此次迭代的調度方案；

步驟15：判斷是否滿足迭代終止條件,如果不滿足,轉至步驟4；

步驟16：生成最優(yōu)調度方案；

步驟17：衛(wèi)星只執(zhí)行方案中前x個任務并刪除這些任務；

步驟18：判斷此時是否還有未執(zhí)行的任務,如果有,轉至步驟2；

步驟19：算法暫停,等待新任務的出現(xiàn)。