[發(fā)明專利]一種星上自主任務(wù)規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910168025.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN109919484B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡笑旋;王云輝;夏維;靳鵬;孫海權(quán);王執(zhí)龍;馬華偉;羅賀;王國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;劉兵

本發(fā)明涉及衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種星上自主任務(wù)規(guī)劃方法。該星上自主任務(wù)規(guī)劃方法通過在接收到新任務(wù)事件時(shí)不斷增加或者修改現(xiàn)有的行動(dòng)隊(duì)列，對(duì)當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)后的一段時(shí)間內(nèi)(幾分鐘到幾個(gè)小時(shí))的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整，是一種“準(zhǔn)實(shí)時(shí)”的規(guī)劃方法，避免了地面上傳統(tǒng)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的周期長(zhǎng)，而且規(guī)劃方案一經(jīng)上注衛(wèi)星就必須嚴(yán)格執(zhí)行，不考慮星上動(dòng)態(tài)環(huán)境及任務(wù)執(zhí)行效果，因此無法對(duì)環(huán)境變化做出快速響應(yīng)的問題；且該任務(wù)規(guī)劃方法的執(zhí)行無須過多的運(yùn)算資源，解決了星上存儲(chǔ)空間小、運(yùn)算能力差、無法運(yùn)行傳統(tǒng)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃算法的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種星上自主任務(wù)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前大多數(shù)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃在地面進(jìn)行，衛(wèi)星的在軌活動(dòng)由地面站事先做好計(jì)劃方案，在衛(wèi)星地面通信可用期間將任務(wù)規(guī)劃方案上注到衛(wèi)星，衛(wèi)星按照規(guī)劃好的方案執(zhí)行觀測(cè)任務(wù)，但地面規(guī)劃方法在響應(yīng)新信息和新機(jī)會(huì)方面存在重大延遲，規(guī)劃周期通常受限于由聯(lián)系機(jī)會(huì)約束的時(shí)間，延遲時(shí)間從幾分鐘到幾小時(shí)不等，當(dāng)觀測(cè)環(huán)境突然改變，地面任務(wù)規(guī)劃與資源調(diào)度系統(tǒng)沒有足夠的時(shí)間對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行規(guī)劃方案調(diào)整，導(dǎo)致觀測(cè)任務(wù)無法完成，出現(xiàn)無用產(chǎn)品，造成觀測(cè)資源浪費(fèi)，也意味著收集關(guān)鍵情報(bào)的機(jī)會(huì)減少，不能充分發(fā)揮衛(wèi)星資源具有多種載荷和多種工作模式的能力。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法雖然能夠得到一個(gè)最優(yōu)或者近似最優(yōu)的觀測(cè)方案，但是由于衛(wèi)星上沒有足夠的運(yùn)算資源，星上任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)必須具有存儲(chǔ)空間小、程序簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快等特點(diǎn)。另外，星上環(huán)境隨時(shí)變化，需要對(duì)環(huán)境的快速響應(yīng)，充分利用易失的觀測(cè)機(jī)會(huì)。因此針對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境變化和較弱的運(yùn)算能力，提供一種星上自主任務(wù)規(guī)劃方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種星上自主任務(wù)規(guī)劃方法，該方法針對(duì)多變的觀測(cè)環(huán)境，充分利用衛(wèi)星上的運(yùn)算資源，及時(shí)為衛(wèi)星提供優(yōu)選的觀測(cè)方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種星上自主任務(wù)規(guī)劃方法，該星上自主任務(wù)規(guī)劃方法包括：獲取任務(wù)事件，以形成任務(wù)事件集合，任務(wù)事件包括地面站上注的任務(wù)事件和衛(wèi)星的控制系統(tǒng)自主生成的任務(wù)事件，任務(wù)事件具有任務(wù)信息及執(zhí)行任務(wù)事件的時(shí)間范圍；將任務(wù)事件集合中的任務(wù)事件按照時(shí)間范圍的起始時(shí)間排序；按照任務(wù)事件的排列順序，從任務(wù)事件集合中提取第一預(yù)設(shè)數(shù)量的任務(wù)事件；判斷提取的任務(wù)事件的時(shí)間范圍是否在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)；在判斷提取的任務(wù)事件的時(shí)間范圍在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的情況下，將任務(wù)事件加入待規(guī)劃事件集合；獲取行動(dòng)列隊(duì)；從行動(dòng)隊(duì)列中提取具體執(zhí)行時(shí)間在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的任務(wù)事件，并添加入待規(guī)劃事件集合；對(duì)待規(guī)劃事件集合中的任務(wù)事件進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，以獲得任務(wù)事件的具體執(zhí)行時(shí)間，從而生成待規(guī)劃事件集合的已規(guī)劃任務(wù)序列，具體執(zhí)行時(shí)間包括執(zhí)行任務(wù)事件的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間；判斷已規(guī)劃任務(wù)序列是否能夠通過約束檢驗(yàn)，約束檢驗(yàn)包括存儲(chǔ)約束檢驗(yàn)、能量約束檢驗(yàn)、傳感器類型約束檢驗(yàn)和時(shí)間約束檢驗(yàn)；在判斷已規(guī)劃任務(wù)序列能夠通過約束檢驗(yàn)的情況下，將已規(guī)劃任務(wù)序列添加至行動(dòng)列隊(duì)。

優(yōu)選地，該星上自主任務(wù)規(guī)劃方法還包括：在判斷已規(guī)劃任務(wù)序列未通過約束檢驗(yàn)的情況下，對(duì)已規(guī)劃任務(wù)序列進(jìn)行沖突消解；在已規(guī)劃任務(wù)序列的沖突被消解后，將完成沖突消解的已規(guī)劃任務(wù)序列添加至行動(dòng)列隊(duì)。