[發(fā)明專利]任務(wù)驅(qū)動(dòng)的多星協(xié)同任務(wù)分配方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911069575.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN110825510A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉路;楊唯一;陳嘉銘;陳盈果;王濤;呂濟(jì)民;陳宇寧;張忠山;沈大勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/48
• 分類號(hào): G06F9/48
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發(fā)明公開了一種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的多星協(xié)同任務(wù)分配方法，包括1、接收到動(dòng)態(tài)應(yīng)急任務(wù)；2、主星從將該應(yīng)急任務(wù)信息分發(fā)給各從星，各從星將計(jì)算出的假定執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)的結(jié)果信息反饋給所述主星；3、在應(yīng)急任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，所述主星對(duì)主星及其他從星的假定執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)的結(jié)果信息輸入到衛(wèi)星評(píng)價(jià)方法中進(jìn)行評(píng)價(jià)，將應(yīng)急任務(wù)加入到評(píng)價(jià)結(jié)果最佳的衛(wèi)星任務(wù)序列中等待執(zhí)行。本發(fā)明主星對(duì)主星及從星的假定執(zhí)行任務(wù)信息使用評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定出最佳的衛(wèi)星來執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)，并且主星可根據(jù)自身功能狀態(tài)檢測(cè)情況自適應(yīng)地將主星權(quán)限交接給其他衛(wèi)星，確保了在主星發(fā)生故障的情況下，任務(wù)順利執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空航天導(dǎo)航衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的多星協(xié)同任務(wù)分配方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著自主衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星自主管理、在線決策、星間協(xié)同需求越來越高，衛(wèi)星的使用靈活性越來越大，單純依靠地面管理已無法充分發(fā)揮新型自主衛(wèi)星效能，難以實(shí)現(xiàn)高時(shí)效性任務(wù)的快速響應(yīng)。而自主衛(wèi)星規(guī)劃模式根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和對(duì)地觀測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)星上任務(wù)自主引導(dǎo)、在線決策和自主協(xié)同，形成觀測(cè)與規(guī)劃的在線閉環(huán)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的快速響應(yīng)和對(duì)星上資源的高效利用。因此，如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下多自主衛(wèi)星的自主協(xié)同與任務(wù)規(guī)劃成為亟待解決的問題。

在衛(wèi)星星座的在線調(diào)度問題中，有兩種類型的任務(wù)，常規(guī)觀測(cè)任務(wù)和應(yīng)急任務(wù)。地面控制中心接收用戶的觀測(cè)請(qǐng)求并對(duì)其進(jìn)行安排，然后通過星地鏈路上傳已生成的觀測(cè)計(jì)劃。常規(guī)觀測(cè)任務(wù)通常指預(yù)先收集的觀測(cè)請(qǐng)求；應(yīng)急任務(wù)通常指從星座內(nèi)外的衛(wèi)星上隨機(jī)到達(dá)的觀測(cè)請(qǐng)求，由于這種不可預(yù)見的應(yīng)急任務(wù)需要在無地面干預(yù)的情況下進(jìn)行在線調(diào)度，因此需要考慮怎樣對(duì)這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的資源調(diào)度模式進(jìn)行調(diào)度分配。

目前在研究多星協(xié)同調(diào)度問題時(shí)，鮮少考慮到自主衛(wèi)星的情況，主要導(dǎo)致了多星協(xié)同調(diào)度機(jī)制在可靠性和應(yīng)急響應(yīng)能力兩方面的不足。首先，在多自主衛(wèi)星系統(tǒng)中，由于自主衛(wèi)星大部分時(shí)間脫離了地面管控，一旦衛(wèi)星發(fā)生故障時(shí)，星上協(xié)同調(diào)度算法難以做出有效響應(yīng)而導(dǎo)致衛(wèi)星系統(tǒng)失效導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性降低。其次，考慮到自主衛(wèi)星的發(fā)展，應(yīng)急任務(wù)趨向于來源的多樣化和到達(dá)時(shí)間的隨機(jī)性，傳統(tǒng)靜態(tài)的協(xié)同算法難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)到達(dá)的突發(fā)事件，導(dǎo)致多衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)能力不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在多自主衛(wèi)星系統(tǒng)中，在動(dòng)態(tài)應(yīng)急任務(wù)到達(dá)時(shí)，怎樣能自主、可靠地進(jìn)行衛(wèi)星協(xié)同調(diào)度，提出了一種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的多星協(xié)同任務(wù)分配方法及系統(tǒng)。

為解決該問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是

一種任務(wù)驅(qū)動(dòng)的多星協(xié)同任務(wù)分配方法，包括以下步驟：

步驟1：多星自主協(xié)同衛(wèi)星系統(tǒng)中的任一衛(wèi)星接收到的動(dòng)態(tài)應(yīng)急任務(wù)加入到位于主星的待分配任務(wù)集合中；

步驟2：多星自主協(xié)同衛(wèi)星系統(tǒng)中的主星從待分配任務(wù)集合中提取出動(dòng)態(tài)應(yīng)急任務(wù)信息，并將該應(yīng)急任務(wù)信息分發(fā)給多星自主協(xié)同衛(wèi)星系統(tǒng)中的各從星，各從星根據(jù)應(yīng)急任務(wù)信息計(jì)算假定執(zhí)行該應(yīng)急任務(wù)的結(jié)果信息反饋給所述主星；

步驟3：在應(yīng)急任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，所述主星對(duì)主星及其他從星的假定執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)的結(jié)果信息輸入到衛(wèi)星評(píng)價(jià)方法中進(jìn)行評(píng)價(jià)，將應(yīng)急任務(wù)加入到評(píng)價(jià)結(jié)果最佳的衛(wèi)星觀測(cè)任務(wù)序列中等待執(zhí)行，并從待分配任務(wù)集合中刪除該應(yīng)急任務(wù)，所述評(píng)價(jià)結(jié)果最佳的衛(wèi)星包括主星和從星。

進(jìn)一步地，所述分配方法還包括：

步驟4：當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示多星自主協(xié)同衛(wèi)星系統(tǒng)中的所有衛(wèi)星都不能執(zhí)行該動(dòng)態(tài)應(yīng)急任務(wù)時(shí)，將該應(yīng)急任務(wù)重新加入到待分配任務(wù)集合中，等待下一任務(wù)分配周期到達(dá)時(shí)返回步驟2再次進(jìn)行分配，直到任務(wù)分配成功或任務(wù)失效。

進(jìn)一步地，步驟2中所述主星根據(jù)地面管控部門指令進(jìn)行調(diào)換，或在主星檢測(cè)到自身功能受損時(shí)，自主交接主星權(quán)限給其他從星。