[發明專利]一種二維姿態機動衛星任務規劃技術研究的方法及裝置

有效

• 申請號: 201810093044.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108388958B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 趙曼;李暉;陳金勇;彭會湘;張超;吳杰;董理君
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 曹雄;金慧君

1.一種二維姿態機動衛星任務規劃技術研究的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟S1：構建衛星任務規劃相關的數據庫；

步驟S2：讀取所述數據庫中的數據，并對所述數據進行預處理；

步驟S3：對所述數據庫中的數據及衛星關系數據進行抽象，獲取邏輯資源數據；

步驟S4：定義約束變量；約束變量包括觀測時間沖突約束、數傳固存約束、數傳模式約束、指令模板約束、工作時間約束、文件下傳約束、能源約束；

所述觀測時間沖突約束處理，采用的是基于沖突量的貪心策略、基于時間軸的貪心策略和基于目標觀測次數的演化編碼策略；

所述基于沖突量的貪心策略，使用的是線段樹進行沖突量的求解，步驟如下：

步驟1：建立線段樹，將一個區間劃分為一個或一個以上的單元區間，所述單元區間對應所述線段樹的一個節點；

步驟2：對于每一個任務條帶構造節點后，放入所述線段樹中，在插入時進行判斷，若與現有節點有交集，則先分割后插入，若與現有節點無交集，則直接插入；

步驟3：插入完畢后更新所有節點的信息，當所有任務條帶插入后，所述線段樹構建完畢；

所述基于時間軸的貪心策略，步驟如下：

步驟1：將觀測元任務按照開始時間排序；

步驟2：按照時間順序選擇指定個數的片段；

步驟3：遍歷元任務，當未遍歷完畢時，依次選取當前元任務后面的元任務，判斷添加指令切換時間后是否沖突，若不沖突則返回步驟2，否則則刪除該元任務，刪除完畢后繼續選取下一個元任務進行判斷， 重復此步驟直至遍歷完畢；

所述基于目標觀測次數的演化編碼策略，步驟如下：

步驟1：根據任務規劃需求，獲取觀測點目標任務集和接收元任務集；

步驟2：計算觀測目標任務與接收元任務的數量，構成任務規劃算法所需要的染色體解向量， 染色體結構由觀測點目標的編碼和接收元任務的編碼拼接得到，所有觀測點目標和接收元任務的數量之和即為解向量的長度；

步驟3：計算觀測部分的基因位取值范圍：觀測部分每個維度映射一個觀測元任務，可以取值為0或N兩種，0代表對應的該點目標沒有被選中，1代表該點目標會被觀測N次；

步驟4：計算接收部分的基因位取值范圍：對于接收部分，每一個解分量的取值只能是0、1或2，0代表對應的接收元任務沒有被選中，1代表對應的接收元任務被選中并且做回放模式，2代表對應的接收元任務被選中且做實傳模式；

步驟S5：基于所述約束變量和任務調度模型的假設，建立任務調度模型；

步驟S6：在所述任務調度模型中應用規劃算法，執行所述規劃算法的迭代過程，對所述邏輯資源數據進行約束處理；

步驟S7：當執行所述迭代過程滿足所述規劃算法的終止準則時，獲取滿足所述規劃算法的終止準則對應的最優解，把解碼所述最優解得到的規劃方案作為二維姿態機動衛星任務規劃的最優方案。

2.如權利要求1所述的二維姿態機動衛星任務規劃技術研究的方法，其特征在于：還包括對所述規劃方案的約束檢驗，所述約束檢驗包括最小觀測時長檢測、側擺角檢測、觀測元任務檢測、地面天線接收約束檢測、指令模板檢測、單圈側擺次數檢測、組合任務有效荷載工作時間檢測、最大固存限制檢驗。

3.如權利要求1所述的二維姿態機動衛星任務規劃技術研究的方法，其特征在于：所述步驟S1中構建的數據庫包括基礎資源數據和擴展資源數據；所述基礎資源數據用于為衛星對地觀測任務規劃算法的可行性、正確性驗證提供數據支撐，包括存放于觀測元任務信息表、接收元任務信息表、地影區信息表、元任務俯仰角表、用戶需求管理_用戶觀測需求表中的基本數據；所述擴展資源數據用于為二維姿態機動衛星對地觀測任務規劃算法的應用性、有效性、其面對復雜約束的性能驗證提供數據支撐，包括存放于任務處理配置信息表、任務規劃優化參數表、任務規劃預案信息表、充電任務規劃預案表、觀測任務規劃預案信息表、接收任務規劃預案信息表、任務規劃配置表、觀測任務規劃方案表、接收任務規劃方案表、充電任務規劃方案表、初始能源表和結束能源表中的擴展資源數據。

4.如權利要求1所述的二維姿態機動衛星任務規劃技術研究的方法，其特征在于：在處理所述指令模板約束時，采用的是基于成像質量的選取策略，選取的成像片段俯仰角最小。