[發明專利]一種智能遙感衛星層次化分布式自主協同任務規劃系統

在審

• 申請號: 201711433054.7
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108335012A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 邢立寧;何敏藩;白國慶;呂欣;王炯琦;伍國華;陳劍;黃勇;熊彥;文翰
• 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: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明公開了一種智能遙感衛星層次化分布式自主協同任務規劃系統，其包括多星任務協調器和星上調度器，所述多星任務協調器將待分配任務集合中的任務分配給下轄的多顆智能衛星并將任務處理成星上調度器直接識別的元任務，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統一調度，其中，所述多星任務協調器在進行任務分配之前，預先估計相關星上調度器的調度結果，并以此作為任務分配的依據。本發明成功地攻關了成像任務可調度性預測、高維空間下的多任務多資源動態調度、精細化規劃與調度算法設計的關鍵科學問題和技術難題，使多星自主協同任務規劃技術能夠更好地應用于國防建設領域，并促進了分配方案的合理化和資源使用的高效化。

技術領域

本發明涉及遙感衛星技術領域，尤其涉及一種智能遙感衛星層次化分布式自主協同任務規劃系統。

背景技術

遙感衛星，是用作外層空間遙感平臺的人造衛星。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，從遙感集市平臺獲得的衛星數據可監測到農業、林業、海洋、國土、環保、氣象等情況，遙感衛星主要有氣象衛星、陸地衛星和海洋衛星三種類型。

遙感衛星技術目前取得了較大的進步，不同遙感衛星的工作模式和使用約束十分復雜，一般具有相對獨立的任務規劃系統，目前的遙感衛星技術仍然存在以下問題：

(1)任務規劃問題的復雜性。智能衛星任務規劃在任務、資源、約束和優化目標等四個方面都有一定的特殊性，常見的資源調度模型與優化方法很難解決。

(2)調度算法的復雜性與不確定性。調度算法的隨機性使得調度結果也具有不確定性，同時也增加了可調度性預測的難度。

(3)任務樣本選擇的復雜性。不同衛星在軌運行過程中會積累大量的歷史任務數據，如何選擇典型代表性樣本來提高預測算法的執行效率具備一定難度。

(4)樣本特征提取的復雜性。成像任務一般具備靜態與動態兩方面的屬性特征：靜態屬性主要為任務獨立具備的不隨所在任務集合改變而變化的相關屬性，如成像任務的數據類型、分辨率、優先級、需求觀測時長、氣象條件和成像模式等；動態屬性隨著任務所在集合的變化而變化，如描述任務之間資源競爭情況、觀測機會沖突情況等。如何在各類屬性中選擇對于預測過程具有決定性影響的特征同樣是十分復雜的。

(5)不同行業眾多用戶每天提交的成像觀測需求將突破數萬條，如何將多用戶提交的大量成像任務有效地分配給不同遙感衛星尚缺乏有效的理論和技術支撐。

(6)遙感衛星任務規劃具有復雜的約束、難以預測的狀態信息以及繁雜的需求種類，使得衛星任務規劃問題一直是系統工程領域的難點。

(7)隨著遙感衛星和成像任務數目的急劇增加，如何將新型衛星獲得的高分辨率遙感影像快速及時地傳輸到地面用戶(即多任務多地面站調度)，尚缺乏有效的技術支撐。

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智能遙感衛星層次化分布式自主協同任務規劃系統，其成功地攻關了成像任務可調度性預測、高維空間下的多任務多資源動態調度、精細化規劃與調度算法設計等關鍵科學問題和相應的技術難題，使多星自主協同任務規劃技術能夠更好地應用于實際的國防建設領域，促進了分配方案的合理化，促進了資源使用更加高效。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：