[發明專利]一種基于多目標函數的多星測控資源調度方法

在審

• 申請號: 201611214912.4
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106845785A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 甘鶴;齊昕滸;王維崢;孫卿亞;劉辰龍;楊軍;閆東磊;孟祥國;陳彥斌
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;H04B7/185
• 代理公司: 北京睿馳通程知識產權代理事務所(普通合伙)11604
• 代理人: 喬雙雙

技術領域

本發明涉及衛星測控資源調度技術領域，具體涉及一種基于多目標函數的多星測控資源調度方法。

背景技術

衛星測控資源調度是指在已知測控資源、任務優先級的情況下，為測控任務需求分配測控資源及測控執行時間窗口，在滿足所有約束條件和調度優化目標的情況下，形成有效的測控方案。

早期有學者提出以任務可用時間窗口作為決策變量，這樣容易會造成測控資源的浪費和犧牲調度時間的靈活性。同時，只考慮了測控任務優先級以及地面站優先級，很少考慮測控可見時間窗口利用率和測控工作時間長短，使得最終求解無法同時滿足衛星使用方和測控資源管理方的要求。在對多目標優化問題求解中，存在很多尋優方法，比如遺傳算法。雖然可以找到全局最優解，但是計算復雜性很高，對時效性較強的任務不容易滿足。在對規模一般且需要正確的結果時，需要找到一種簡單、高效的方法來求解多目標優化問題。

因此，亟需要一種簡單高效的方法來求解多目標優化問題的多目標函數的多星測控資源調度方法。

發明內容

技術問題

有鑒于此，本發明實施例提供多目標函數的多星測控資源調度方法，在對規模一般且需要正確的結果任務時時，以一種簡單高效的方法來求解多目標優化問題。

根據本發明的一個方面，公開了一種基于多目標函數的多星測控資源調度方法，其特征在于，包括如下步驟：

建立多目標函數的測控資源調度模型；

獲取目標函數的最優解。

在其中一個實施例中，所述建立多目標函數的測控資源調度模型的步驟，為以測控任務數最大、測控工作時間最長以及可見時間窗口利用率最大為目標函數，建立多目標資源調度模型。

在其中一個實施例中，所述以測控任務數最大為目標函數，建立的目標資源調度模型為：

其中，m為任務完成數，p_i為任務權重，取值范圍為[1,5]，t_i為任務是否完成的0-1型決策變量。

在其中一個實施例中，所述以測控工作時間最長為目標函數，建立的目標資源調度模型為：

其中，表示任務開始和結束時間差,取值范圍為(0h，12h]。

在其中一個實施例中，以可見時間窗口利用率最大為目標函數，建立的目標資源調度模型為：

其中，T表示測控設備的幾何可見窗口總時間。

在其中一個實施例中，所述獲取多目標函數的最優解的步驟，包括如下步驟：

將所述多目標函數的測控資源調度模型進行優化；

采用窮舉法獲取目標函數的最優解。

在其中一個實施例中，所述將多目標函數的測控資源調度模型進行優化的步驟，包括如下步驟：

將以測控任務數最大、測控工作時間最長以及可見時間窗口利用率最大為目標函數建立的目標資源調度模型分別進行目標函數單位化；

將單位化的目標函數進行加權優化。

在其中一個實施例中，所述將以測控任務數最大為目標函數建立的目標資源調度模型進行目標函數單位化處理獲得的模型為：所述將以測控工作時間最長為目標函數建立的目標資源調度模型行目標函數單位化處理獲得的模型為：所述將以可見時間窗口利用率最大為目標函數建立的目標資源調度模型進行目標函數單位化處理獲得的模型為：

在其中一個實施例中，所述采用窮舉法獲取目標函數的最優解的步驟，包括如下步驟：

獲取可見弧段信息；

形成可見弧段組合；

判斷任務是否可執行；

如果不可執行，則繼續執行形成可見弧段組合的步驟；

如果可執行，則求解目標函數；

判斷求解結果是否為當前最優解；

如果不是當前最優解，則繼續執行形成可見弧段組合的步驟；

如果是當前最優解，則判斷是否全部遍歷；

如果沒有全部遍歷，則保留當前最優解并繼續執行形成可見弧段組合的步驟；

如果已經全部遍歷，則輸出當前最優解。

采用上述技術方案，本發明至少可取得下述技術效果：

本發明一種基于多目標函數的多星測控資源調度方法以測控資源對高中低軌道衛星的一體化調度為背景，以任務是否被執行為決策變量，綜合考慮衛星用戶使用方和測控資源管理方對測控調度的要求，提出了以完成測控任務數量最大、測控工作時間最長和可見時間窗口利用率為調度目標，在滿足約束的基礎上，建立了測控資源調度模型；