[發明專利]一種衛星在軌活動規劃方法及系統

有效

• 申請號: 201811036402.1
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109034670B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 羅亞中;梁軍;朱閱訸;牟帥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F30/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明公開了一種衛星在軌活動規劃方法及系統，該方法包括：1)建立一個考慮實際工程約束的數學模型，對衛星在軌活動規劃問題進行數學化描述；2)建立基于謂詞邏輯的衛星在軌活動規劃領域知識模型和結合領域知識設計一組優先啟發式規則；3)根據優先規則的引導，通過一次獨立的離散事件仿真得到一個滿足各項約束條件的規劃方案；4)隨機調整優先規則中各影響因素的權重，迭代尋找優度性能更好的規劃方案。本發明能在很短的時間內以非常小的計算代價快速求得衛星在軌活動規劃問題的一個滿意規劃方案，兼顧了很高的計算效率和規劃解的質量，具有求解方法正確合理、計算過程快速有效、對實際工程任務的適用性好等優點。

技術領域

本發明涉及衛星遙感技術領域，尤其是一種求解衛星在軌活動規劃問題的基于優先規則的快速啟發式方法。

背景技術

隨著地球靜止軌道(以下簡稱GEO)在通信、遙感和導航等領域發揮著越來越重要的作用，采用低軌道(以下簡稱LEO)衛星編隊監測GEO衛星波束進而掌握其頻率資源的使用情況具有重要的意義。在GEO衛星波束監測任務中，需要LEO衛星上許多操作指令的成功執行，才能保證整個在軌任務的順利完成。將LEO衛星上那些可以直接執行的、基本的操作指令統稱為衛星在軌活動。而以某種規劃目標為導向，將衛星上多個在軌活動排布在時間線上以形成一個合理的在軌活動執行方案的過程，被定義為衛星在軌活動規劃。

衛星在軌活動規劃可以看作是衛星在軌任務規劃中的一個子問題，是一個求解困難的組合排布運籌學問題。目前對這類問題的求解有精確算法和近似算法。精確算法有分枝定界算法，這種算法雖然力圖求得問題的最優解，但是實踐表明它們只能求解小規模問題。為了彌補這個不足，一些近似算法被提出解決該問題。近似算法有結合一定改進策略的現代演化算法，比如基于約束預處理策略的差分進化算法和基于啟發式策略的改進遺傳算法等，這些算法雖然能求得問題的近似最優解，但是計算效率低下，所花費的運算時間往往是不能容忍的，不適合實際工程需求，因此需要新的探索。

發明內容

本發明特提出一種衛星在軌活動規劃方法，以克服現有技術中存在的計算效率低、運算時間長等缺陷，該方法基于優先規則，是一種近似方法，結合衛星在軌活動規劃問題中的實際工程約束，基于衛星在軌活動規劃領域知識設計一組優先啟發式規則，最終通過獨立的離散事件仿真和迭代尋優過程獲得一個滿意的規劃方案，兼顧了很高的計算效率和規劃解的質量。

為實現上述目的，本發明提供一種衛星在軌活動規劃方法，包括：

S1，建立實數非線性規劃模型，描述衛星在軌活動規劃問題；

S2，建立基于謂詞邏輯的衛星在軌活動規劃領域模型，并根據領域模型建立優先啟發式規則；

S3，根據優先啟發式規則的引導，通過一次獨立的離散事件仿真獲得一個滿足實數非線性規劃模型中各項約束條件的規劃方案；

S4，隨機調整優先啟發式規則中各影響因素的權重，迭代尋找優度性能符合預期目標的規劃方案。

為實現上述目的，本發明還提供一種衛星在軌活動規劃系統，包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有衛星在軌活動規劃程序，處理器在運行衛星在軌活動規劃程序時，執行上述衛星在軌活動規劃方法的步驟。