[發明專利]一種基于學習型遺傳算法的多任務多資源滾動分配方法

在審

• 申請號: 201711430693.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108256671A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 邢立寧;何敏藩;白國慶;呂欣;王炯琦;伍國華;熊彥;文翰;甘文勇;黃勇
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院;佛山市有義家科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種基于學習型遺傳算法的多任務多資源滾動分配方法，其采用滾動時域控制原理，構建多任務多資源動態滾動分配機制，包括確定預測窗口、滾動窗口、分配子問題和滾動機制要素；通過當前預測窗口對任務信息實時更新，在預測窗口基礎上確定當前滾動窗口；分配子問題是在每個規劃時刻，根據當前滾動窗口構造的局部分配問題；滾動機制用于確定分配子問題求解后分配方案結束的執行位置和下一個規劃時刻；通過滾動分配機制將復雜動態分配問題轉化為滾動更新的靜態分配問題。本發明采用滾動式動態規劃把復雜的動態調度問題分解為多個簡單的靜態調度子問題，再對子問題的優化解進行組合，從而代替原問題的最優解，大大降低了原問題的求解難度。

技術領域

本發明涉及遙感衛星技術領域，尤其涉及一種觀測任務分配方法，特別是一種基于學習型遺傳算法的多任務多資源滾動分配方法。

背景技術

遙感衛星是(remote sensing satellite)用作外層空間遙感平臺的人造衛星。用衛星作為平臺的遙感技術稱為衛星遙感。通常，遙感衛星可在軌道上運行數年。衛星軌道可根據需要來確定。遙感衛星能在規定的時間內覆蓋整個地球或指定的任何區域，當沿地球同步軌道運行時，它能連續地對地球表面某指定地域進行遙感。所有的遙感衛星都需要有遙感衛星地面站，衛星獲得的圖像數據通過無線電波傳輸到地面站，地面站發出指令以控制衛星運行和工作。遙感衛星主要有氣象衛星、“陸地衛星”和“海洋衛星”三種類型。

在未來十年到二十年里，我國可用的遙感衛星數目將急劇增加數百顆(如吉林一號衛星群，到2030年將實現138顆衛星在軌運行)，不同行業的眾多用戶每天提交的成像觀測需求將突破數萬條，如何將這些眾多用戶提交的大量成像任務有效地分配給不同遙感衛星，目前尚缺乏有效的理論和技術支撐。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明的目的是提供一種觀測任務分配方法(多任務多資源動態滾動分配方法)，或者一種基于學習型遺傳算法的多任務多資源滾動分配方法，所述方法采用多任務多資源動態滾動分配機制，通過把復雜的動態調度問題分解為多個簡單的靜態調度子問題，再對子問題的優化解進行組合，從而代替原問題的最優解，這樣大大降低了原問題求解的難度。

為此，本發明提供一種觀測任務分配方法(多任務多資源動態滾動分配方法)，或者一種基于學習型遺傳算法的多任務多資源滾動分配方法，所述方法采用層次化分布式自主協同任務架構，多星任務協調器將滾動窗口內的任務集合分配給下轄的多顆智能衛星，各智能衛星利用其星上調度器對被分配的新任務和已有任務進行調度，在當前滾動窗口的起始時刻，多星任務協調器對任務信息進行更新，刪除上一滾動窗口內已經完成的任務以及在所述起始時刻正在執行的任務，并將上一滾動窗口內未分配的任務、以及在上一滾動窗口內到達的新任務組合成當前滾動窗口內的任務集合，且所述多星任務協調器將該任務集合向所述多顆智能衛星進行分配，其中，基于混合觸發模式來確定滾動窗口的起始時刻，一方面，每隔一個時間段觸發滾動分配，該時間段為恒定的或根據預先設定的規則動態變化；另一方面，在出現使系統狀態發生改變的事件或在受到人工干預時觸發滾動分配。

優選地，一方面，所述時間段根據測控周期設置；另一方面，所述使系統狀態發生改變的事件包括：接收到應急觀測任務，且積累的未分配應急觀測任務達到五件或者是所述多星任務協調器下轄的智能衛星數的5％。

優選地，所述多星任務協調器包括地面站和地球靜止軌道通信衛星，在測控周期之內，所述地面站進行任務分配；在測控周期之外，所述地球靜止軌道通信衛星進行任務分配，且所述應急觀測任務由所述智能衛星生成。

優選地，各智能衛星的星上調度器的任務調度策略如下：