[發(fā)明專利]適應(yīng)伽瑪暴觀測(cè)的衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010197395.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN111461508A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳明星;張嵬;王偉;鄭永艾;李彥之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種適應(yīng)伽瑪暴觀測(cè)的衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)，包括：步驟M1：進(jìn)行衛(wèi)星自主任務(wù)分析，獲取自主任務(wù)規(guī)劃的輸入條件；步驟M2：對(duì)實(shí)施目標(biāo)觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星經(jīng)受的約束條件進(jìn)行分析，得到約束模型，獲取約束模型信息；步驟M3：根據(jù)任務(wù)分析結(jié)果與約束模型，建立自主任務(wù)規(guī)劃問題模型，模型求解獲取規(guī)劃結(jié)果信息，即衛(wèi)星自主執(zhí)行的動(dòng)作序列、動(dòng)作開始時(shí)間與動(dòng)作結(jié)束時(shí)間等規(guī)劃結(jié)果；衛(wèi)星自主執(zhí)行的動(dòng)作序列由觸發(fā)動(dòng)作的事件決定，衛(wèi)星上自主進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)和工作模式切換；步驟M4：根據(jù)規(guī)劃結(jié)果信息，獲取衛(wèi)星實(shí)施伽瑪暴觀測(cè)結(jié)果信息。本發(fā)明滿足了衛(wèi)星實(shí)施觀測(cè)過程中對(duì)隨機(jī)產(chǎn)生和動(dòng)態(tài)變化的伽瑪暴的有效觀測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伽瑪暴觀測(cè)實(shí)施技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適應(yīng)伽瑪暴觀測(cè)的衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

伽瑪暴觀測(cè)是探索浩瀚宇宙的一個(gè)重要的窗口，可為宇宙演化理論體系的完善提供關(guān)鍵基礎(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)，為星系形成與演化過程的理論研究奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。伽瑪暴的產(chǎn)生是不可預(yù)測(cè)的，具有隨機(jī)性和不確定性，因此無法在衛(wèi)星飛行程序中設(shè)定既定指令執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作實(shí)施對(duì)伽瑪暴的觀測(cè)。另一方面，伽瑪暴持續(xù)時(shí)間非常短暫，呈現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)在分鐘量級(jí)，且時(shí)變的輪廓非常復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的地面站管控的方式實(shí)施指令上注，由于存在測(cè)控弧段與時(shí)間窗口限制等因素，很有可能無法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)伽瑪暴實(shí)現(xiàn)快速跟蹤捕獲并穩(wěn)定成像，從而喪失伽瑪暴觀測(cè)的最佳時(shí)機(jī)。

專利文獻(xiàn)CN105717940B公開了一種中繼衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法，包括：(1)自主指令管理，包括對(duì)自主指令和遙控指令等由星載計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令進(jìn)行調(diào)度管理分配等工作，(2)自主平臺(tái)控制，包括對(duì)平臺(tái)的自主導(dǎo)航、自主位保等控制，(3)自主FDIR(FailureDetection Isolation and Recovery)處理，包括根據(jù)故障檢測(cè)條件檢測(cè)出故障，并對(duì)故障進(jìn)行隔離恢復(fù)處理，(4)自主中繼任務(wù)規(guī)劃，包括衛(wèi)星接收到插入中繼任務(wù)后，根據(jù)當(dāng)前衛(wèi)星任務(wù)執(zhí)行情況進(jìn)行插入任務(wù)規(guī)劃，并制定相關(guān)的任務(wù)執(zhí)行序列，(5)自主任務(wù)調(diào)度，對(duì)中繼任務(wù)、FDIR任務(wù)以及自主平臺(tái)控制任務(wù)、自主指令管理任務(wù)進(jìn)行綜合管理調(diào)度，劃分好執(zhí)行時(shí)間片及相關(guān)任務(wù)需求。該專利顯然不能很好地適應(yīng)伽瑪暴觀測(cè)的衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適應(yīng)伽瑪暴觀測(cè)的衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種適應(yīng)伽瑪暴觀測(cè)的衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃方法，包括：步驟M1：根據(jù)伽瑪暴目標(biāo)信息、衛(wèi)星自身狀態(tài)信息，進(jìn)行衛(wèi)星自主任務(wù)分析，獲取自主任務(wù)規(guī)劃的輸入條件；步驟M2：根據(jù)任務(wù)分析的結(jié)果，對(duì)實(shí)施目標(biāo)觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星經(jīng)受的約束條件進(jìn)行分析，得到約束模型，獲取約束模型信息；步驟M3：根據(jù)任務(wù)分析結(jié)果與約束模型，建立自主任務(wù)規(guī)劃問題模型，模型求解獲取規(guī)劃結(jié)果信息，即衛(wèi)星自主執(zhí)行的動(dòng)作序列、動(dòng)作開始時(shí)間與動(dòng)作結(jié)束時(shí)間等規(guī)劃結(jié)果；衛(wèi)星自主執(zhí)行的動(dòng)作序列由觸發(fā)動(dòng)作的事件決定，衛(wèi)星上自主進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)和工作模式切換；步驟M4：根據(jù)規(guī)劃結(jié)果信息，獲取衛(wèi)星實(shí)施伽瑪暴觀測(cè)結(jié)果信息。

優(yōu)選地，所述步驟M1包括：步驟M1.1:根據(jù)任務(wù)標(biāo)號(hào)與優(yōu)先級(jí)確定待觀測(cè)目標(biāo)，并確定其位置信息與觀測(cè)時(shí)間需求,獲取目標(biāo)分析結(jié)果信息；所述待觀測(cè)目標(biāo)為衛(wèi)星實(shí)施天文觀測(cè)時(shí)隨機(jī)發(fā)生的伽瑪暴源，同時(shí)也可拓展應(yīng)用于其他類似特征的隨機(jī)事件觀測(cè)。

優(yōu)選地，所述步驟M1還包括：步驟M1.2:根據(jù)衛(wèi)星當(dāng)前能源狀態(tài)，并根據(jù)衛(wèi)星的軌道與姿態(tài)信息，分析自身姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，獲取資源分析結(jié)果信息；

優(yōu)選地，所述步驟M2包括：步驟M2.1：對(duì)衛(wèi)星在實(shí)施觀測(cè)時(shí)存在的地球遮擋(衛(wèi)星載荷視野受到地球遮擋)、SAA區(qū)影響(衛(wèi)星經(jīng)過SAA區(qū)載荷儀器不能工作)、測(cè)控不可見弧段(地面站無法對(duì)衛(wèi)星實(shí)施管控)以及載荷視軸與太陽夾角限制(載荷視軸需避開光照直射)等約束進(jìn)行分析。

優(yōu)選地，步驟M3包括：根據(jù)任務(wù)分析結(jié)果與約束模型，建立自主任務(wù)規(guī)劃問題模型，模型求解獲取衛(wèi)星自主執(zhí)行的動(dòng)作序列信息、動(dòng)作開始時(shí)間信息以及動(dòng)作結(jié)束時(shí)間信息。