[發明專利]一種空間天文衛星巡天掃描多目標任務規劃方法

有效

• 申請號: 201410349069.5
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104090819B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 李立鋼;倪偉;鄭偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G06F9/46
• 分類號: G06F9/46
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所11309
• 代理人: 李楠

1.一種空間天文衛星巡天掃描多目標任務規劃方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，天球網格劃分與編號；

所述步驟1具體為，針對空間天文衛星巡天掃描任務模式，基于觀測角視場范圍對全天球進行經緯網格劃分，構成單位天區，并進行編號，為巡天掃描任務規劃可見窗口計算提供輸入；

步驟2，可見窗口及約束條件處理；

所述步驟2具體為，基于衛星軌道及姿態信息，對輸入的單位天區按照規劃時段計算單位天區的可見窗口，同時對衛星觀測約束角、衛星南大西洋異常工作區、衛星地球遮擋約束條件進行計算，結合單位天區可見窗口去處不滿足上述約束條件的窗口，為下一步顧及能源、數傳的統一規劃提供輸入數據；

步驟3，多目標多約束任務規劃建模；

所述步驟3具體為，將能源約束、數傳約束與觀測時段約束統一考慮，建立多目標任務規劃模型，規劃目標使得姿態調整的次數越少越好，同時，保證掃描天區覆蓋百分比的最大化；

所建立的多目標任務規劃模型如下：

目標函數：

約束條件：

其中，N表示任務的數目，即向量X的大小；g(X)是姿態調整的次數，h(X)是未掃描的單位天區占總單位天區數目的比例；

設時段t是一個處于陰影區而無法充電的時段，t₁,t₂,…,t_i,…,t_n是衛星在該時段內觀測窗口時間集；若衛星電池可用時間為t_pow，則定義在處于該時段內的觀測窗口時間之和為t_u，

設時刻t_a是衛星上一次過地面站的結束時刻，t_b是衛星即將過地面站的開始時刻，t₁,t₂,…,t_i,…,t_n是衛星在(t_a-t_b)時段內的觀測窗口時間,則定義衛星的掃描數據速率是scanRate，單位：Bit/s；衛星的可用存儲容量是dataCap，單位：Bit；

觀測窗口是通過巡天掃描任務規劃之前，需要對離散化后的單位天區進行預處理，根據衛星星歷數據和軌道進動速率，計算每個單位天區的可見窗口得到的；并且根據衛星星歷、載荷安裝位置、星體星歷進行計算，依據計算值，對不滿足當前觀測要求的觀測窗口進行去除處理；

gesChg_k表示衛星從任務x_i到任務x_j是否經過姿態調整記，其中，x_i是按照時間順序安排的第k-1個任務，x_j是按照時間順序安排的第k個任務，gesChg_k具體為：

exec_i表示任務x_i是否被觀測，exec_i具體為：

${\mathrm{exec}}_i=\left\{\begin{array}{cc}0& x_i\>0\\ 1& x_i=0\end{array}\right.;$

步驟4，多目標多約束任務規劃模型解算；

所述步驟4具體為，針對建立的多目標多約束任務規劃模型，采用多目標粒子群算法進行求解，構造算法的解向量，設計解向量調整策略，降低沖突消減過程的時空復雜度，最終生成滿足規劃目標的規劃結果。