[發明專利]面向動態到達任務的在線調度方法

有效

• 申請號: 202010102951.5
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111260254B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張忠山;王濤;沈大勇;宋彥杰;陳宇寧;何磊;陳盈果;劉曉路;呂濟民
• 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
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明提供了一種面向動態到達任務的在線調度方法，包括1、在系統運行時間范圍內，將系統運行過程分為多個運行階段，在每一個運行階段中有系統執行的任務序列，相鄰運行階段之間不存在交叉的任務；2、將每個運行階段分為穩定運行階段和決策調度階段，在穩定運行階段，系統執行上一運行階段中決策調度階段決策的任務序列，在決策調度階段，將在當前運行階段處于穩定運行階段中系統收集到的新測控任務請求，插入到下一穩定運行階段的原任務序列中形成新任務序列，并對新任務序列進行調整；3、執行調整后的新任務序列。實驗證明了本法針對動態到達的任務具有很好的任務快速處理和序列優化效果，可以有效滿足實際在線測控調度的使用需要。

技術領域

本發明屬于衛星任務規劃調度領域，尤其涉及一種面向動態到達任務的在線調度方法。

背景技術

近年來，中國航天事業進入快速發展階段，在我國政府大力推動、科研單位苦心鉆研下，在軌衛星數量每年均在迅速增加。衛星在軌運行過程中需要使用地面測控設備對衛星飛行狀態、系統運行狀態等衛星運行情況進行跟蹤和監視，利用測控設備為衛星上注新的航天任務。受到地面測控設備能力，衛星能力，太空環境限制，測控設備所能完成的測控任務是有限的。衛星在軌數量增多隨之而來的是完成測控任務更大的難度。充分發揮地面測控站和衛星效能，提升衛星系統運行效率有著迫切的實際需求。

隨著國際局勢趨于復雜，各種類型的應急任務請求時有發生，相應地，應急測控請求也經常由各類衛星用戶提出。應急測控請求在衛星調度中意味著新的測控任務產生，需要完成新測控任務的調度。為了保證新測控任務請求的完成需要對原有任務執行方案進行調整，通過調整保證新的測控請求順利加入到任務執行方案中，順利執行新測控請求。對原測控任務執行方案調整會導致原有的部分測控任務由于違反約束條件而被迫從原方案中刪除，如果沒有合適的調度策略，很容易導致大量的測控任務被刪除，也就是說為了完成新測控任務需要付出很大的代價。大幅度的任務方案調整可能會導致很多原有任務無法順利完成，這是衛星管控單位和用戶無法接受的結果。通過較少的方案調整做到既滿足新測控任務的同時也很少出現任務被刪除取消才是應急常態化趨勢下發展我國航天測控領域的必要途徑。

在現有衛星管控模式下，衛星管控部門采用按照一定時間范圍周期性生成測控任務執行方案，當收到新的測控任務請求時，將新的任務在收集匯總到一定數量后臨時性的將新測控任務加入到原任務序列中并重新生成規劃方案。這種任務處理方式在很多情況無法直接得到新任務執行方案，需要經過大量的人工調整，約束檢查才可以得到最終方案。這種新任務調整方法，由于缺少缺乏自動化處理流程，需要消耗調度人員大量精力反復調整任務執行方案，調整流程復雜，存在眾多的人機交互操作，極易出現錯誤操作。隨著任務不確定性程度增加，應急任務數量增多，地面衛星管控將面臨大量的調度方案調整壓力。這種規劃方案調整方式一方面難以滿足方案中存在多個新到達的任務同時調整要求，一個任務的推后執行可能導致該任務之后的大量任務與資源需要進行重新匹配，人工分析調整已不具有可行性；另一方面，調整可能導致現有任務的大幅度改動，這種規劃方案難以滿足管控方和用戶需求，造成大量的衛星資源浪費。此外，這種調整方法難以保證規劃方案的質量。現有衛星管控模式反映出了與衛星應用需求之間的差距，需要設計無需大量任務調整，同時處理多個新任務需求的測控調度方法。

應急測控需求不但作為新測控請求在方案調整上存在很大的難度，同時還有很強的快速響應，短時間內完成的要求。只有做到新測控任務請求快速響應，將任務請求轉化為調度所需要的數據信息，利用調度算法得到新的任務執行方案。響應和處理的時效性要求為我國下一代測控系統建設提出了很高的目標，需要根據我國測控系統運行模式進行優化調整，提出適應應急常態化、處理高效化的新型調度框架，做到新測控任務需求實時產生和到達測控系統、及時調度，得到合適的新測控任務執行方案。對于我國下一代測控系統，還有保證不確定性任務調度效率的同時兼顧調度方案質量的更高要求。如何在保證對于應急任務快速響應的同時保證對原有計劃方案盡可能小的影響并兼顧規劃方案的效果，充分發揮衛星和地面站的效能，是我國航天領域亟待解決的問題。

發明內容