[發(fā)明專利]一種基于可配置通用約束處理規(guī)則的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611186930.6
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106611292A
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付偉;劉曉麗;劉洪剛;孔慶玲;高朝暉;岳群彬;張恒;趙超;陳金勇;顏博;李苒;張琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N3/12
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所13124
• 代理人: 王文慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天地面任務(wù)管控領(lǐng)域，尤其是涉及一種衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃針對各個衛(wèi)星用戶單位下達的衛(wèi)星觀測任務(wù)，在星地資源有限的條件下，綜合考慮衛(wèi)星及地面站資源的能力和不同用戶的任務(wù)需求、不同規(guī)劃目標(biāo)的基礎(chǔ)上，合理安排衛(wèi)星任務(wù)，進行約束檢驗并消除任務(wù)間的沖突與資源使用沖突，確定各任務(wù)的具體執(zhí)行次序、執(zhí)行時間、執(zhí)行方式，最大限度的滿足用戶需求，生成衛(wèi)星對地觀測和接收方案。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃算法大都針對一個特定的衛(wèi)星系統(tǒng)進行設(shè)計，無法滿足不同衛(wèi)星系統(tǒng)的拓展。隨著航天發(fā)射任務(wù)的增加，設(shè)計一個新的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)需要耗費大量的時間和精力，對編程人員和操作人員都是不小的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于可配置通用約束處理規(guī)則的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法，通過抽象多星通用的約束處理方法形成通用約束處理方法對衛(wèi)星任務(wù)安排情況進行沖突消解，利用遺傳算法針對衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃進行求解以快速形成無沖突和優(yōu)化的觀測與接收方案，最大化完成任務(wù)數(shù)量和充分利用星地資源。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于可配置通用約束處理規(guī)則的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法，包括以下步驟：

步驟1、通過分析各衛(wèi)星的工作模式與使用特點，提煉出通用的約束處理規(guī)則；所述通用的約束處理規(guī)則為多星通用的約束檢驗方法；

步驟2、利用遺傳算法對任務(wù)規(guī)劃問題解空間進行搜索，在搜索過程中依據(jù)通用的約束處理規(guī)則，并采用多準(zhǔn)則加權(quán)和的評價方法快速得到衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案。

其中，所述約束檢驗方法包括成像時間約束的檢驗方法、動作時間間隔約束的檢驗方法、滑動圈約束的檢驗方法、數(shù)傳時間約束的檢驗方法以及固存約束的檢驗方法。

其中，所述步驟2具體包括以下步驟：

(a)將每個衛(wèi)星任務(wù)的編號抽取至衛(wèi)星任務(wù)集合中；

(b)對衛(wèi)星任務(wù)集合內(nèi)的所有衛(wèi)星任務(wù)采用隨機算法生成表現(xiàn)型種群；所述表現(xiàn)型種群包含多個表現(xiàn)型個體；

(c)將表現(xiàn)型種群進行編碼生成二進制型種群；所述二進制型種群包含多個二進制型個體；

(d)根據(jù)二進制型個體的染色體排列的先后順序和通用的約束處理規(guī)則，對每個表現(xiàn)型個體進行資源分配生成衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案；

(e)采用多準(zhǔn)則加權(quán)和的評價方法計算衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案的適應(yīng)度，將適應(yīng)度最大的方案對應(yīng)的表現(xiàn)型個體和二進制型個體作為最優(yōu)表現(xiàn)型個體和最優(yōu)二進制型個體進行保留；

(f)對二進制型種群進行遺傳操作，生成新的二進制型種群；對新的二進制型種群中的每一個二進制型個體分別進行解碼一一對應(yīng)生成新的表現(xiàn)型個體；

(g)判定種群迭代次數(shù)是否已達用戶配置的種群迭代進化最大代數(shù)，如果已達到，則將保留的最優(yōu)表現(xiàn)型個體和最優(yōu)二進制型個體對應(yīng)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案進行輸出；否則，對新的二進制型個體和新的表現(xiàn)型個體執(zhí)行步驟(d)。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的基于可配置通用約束處理規(guī)則的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法，一方面通過提煉多星通用的使用處理方法形成通用的約束處理方法，實現(xiàn)不同衛(wèi)星沖突消解的快速適應(yīng)和擴展，提升對不同衛(wèi)星系統(tǒng)的可重用性；另一方面采取遺傳算法優(yōu)化衛(wèi)星任務(wù)安排，尋找合理可行的最佳方案。隨著航天發(fā)射任務(wù)的增加，設(shè)計一個新的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)僅需修改通用約束模型，而無需耗費大量的時間和精力，解放了編程人員的腦力，大大提高了系統(tǒng)研制工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明獲取衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖1，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了一種基于可配置通用約束處理規(guī)則的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法，包括如下步驟：

步驟1、通過分析各衛(wèi)星的工作模式與使用特點，提煉出通用的約束處理規(guī)則；所述通用的約束處理規(guī)則為多星通用的約束檢驗方法；

通用的約束處理規(guī)則的制定，具體包括：

(a)對成像時間約束進行檢驗：

成像時間約束的檢驗方法的配置內(nèi)容包括：開機與首次成像間隔時間、關(guān)機與末次成像間隔時間、一次成像最長和最短時間、單次開機最長成像時間和最短成像時間以及單次開機最大成像次數(shù)和最小成像次數(shù)。

(b)對動作時間間隔約束進行檢驗：

動作時間間隔的檢驗方法，包括如下步驟：

(1)將待檢驗衛(wèi)星任務(wù)按時間先后排序；

(2)根據(jù)待檢驗衛(wèi)星任務(wù)與前一衛(wèi)星任務(wù)的內(nèi)容查找相應(yīng)時間間隔；