[發明專利]一種多星在線協同調度方法

有效

• 申請號: 201711252575.2
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108055067B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 姚鋒;褚驍庚;賀仁杰;張忠山;陳英武;陳宇寧;呂濟民;陳盈果;陳成;王濤;劉曉路;邢立寧
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W24/10;H04W48/06;H04W48/10;H04W76/50;H04W84/06;H04W84/20
• 代理公司: 北京匯智勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11346
• 代理人: 石輝

1.一種多星在線協同調度方法，其特征在于，衛星星簇的管控結構為集中-分布式結構，其包括一顆主星和多顆執行衛星；所述衛星星簇的觀測任務包括常規目標觀測任務和應急目標協同觀測任務，所述多星在線協同調度方法包括：

Step1，各個衛星利用滾動規劃算法對常規目標生成預規劃觀測方案，并執行當前的規劃觀測方案；

Step2，當有新應急目標到達時，主星先篩選可執行該任務的載荷信息，再通過星間鏈路將應急目標信息通過廣播的方式發送給對應的執行衛星，并設定觀測分析報告的接收時間；

Step3，接收到主星傳送的應急目標信息的執行衛星利用本地的計算資源預估自己對該應急任務的觀測成本，生成觀測報告后并發送回主星；

Step4，主星根據各個執行衛星的觀測報告，并利用任務協同分配算法確定執行應急目標觀測任務的執行衛星，并將應急目標觀測任務指派給相應的執行衛星；其中，執行應急目標觀測任務的執行衛星滿足的條件包括：a、滿足應急目標的觀測載荷需求；b、滿足應急目標的觀測截止時間需求；c、不影響該星已有的應急目標觀測情況；其中，“任務協同分配算法”包括下述任意之一：

算法1，隨機選取滿足觀測需求的衛星；

算法2，將應急目標安排在最早可開始觀測的衛星；

算法3，將應急目標安排給剩余固存資源最多的衛星；

算法4，將應急目標安排給目標密度最低的衛星；

算法5，將應急目標安排在時間窗口競爭度最小的衛星；

算法6，將應急目標安排在時間窗最長的衛星；

算法7，將應急目標安排在新應急目標的加入能帶來最高收益增量的衛星；

算法8，將應急目標安排給能使目標獲得最高固存收益比排名的衛星；

算法9，將應急目標安排給常規目標觀測完成率最高的衛星；

Step5，接收到應急目標觀測任務指派的執行衛星將新的應急目標觀測任務加入到以后的待規劃任務中，并利用在線調度方法更新自己的觀測方案，并執行新的觀測規劃方案，其它衛星繼續執行原有的觀測規劃方案；“在線調度方法”具體包括：

對所有目標按照收益固存比由大到小的降序進行排列，對執行衛星當前固存余量乘以一個系數exSD得到固存篩選值，選取排序后的目標列表中前N個目標，使得這些目標的所需觀測固存之和剛好大于固存篩選值，同時N滿足如下公式(49)和(50)，并刪除列表中后續的非應急目標；在對任務進行初步篩選后，生成新的觀測規劃方案；

所述收益固存比的表達式為p_k/dur_k*cr^j，其中p_k為目標k的觀測收益，dur_k為目標k的成像時長，cr^j為衛星j單位時間成像消耗的固存，sdR^j為衛星在決策時刻的剩余固存；

其中，各執行衛星的主要約束為時間窗約束、時間依賴的機動時間約束和固存約束；應急目標信息包括應急目標ID、位置信息、觀測載荷需求、觀測收益和最晚可成像時間。

2.如權利要求1所述的多星在線協同調度方法，其特征在于，Step4中的算法1：隨機選取滿足觀測應急目標需求的衛星執行應急目標的觀測任務，具體的執行公式為：

其中，Sat為衛星集合，j表示衛星序號，heuA₁為算法1對應的啟發式分配策略。

3.如權利要求1所述的多星在線協同調度方法，其特征在于，Step4中的算法2：將應急目標安排在最早可開始觀測的衛星，具體的執行公式為：

其中，為衛星j對目標i的可視時間窗的開始時間，Sat為衛星集合，j表示衛星序號，heuA₂為算法2對應的啟發式分配策略。

4.如權利要求1所述的多星在線協同調度方法，其特征在于，Step4中的算法3：將應急目標安排給剩余固存最多的衛星，該算法能均衡衛星的固存負載，具體的執行公式為：

其中，sdR^j表示衛星j的剩余固存，j表示衛星序號，heuA₃為算法3對應的啟發式分配策略，Sat為衛星集合。