[發明專利]航天器多優先級任務執行序列自動生成方法

有效

• 申請號: 202010212626.4
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111338783B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 徐瑞;趙宇庭;崔平遠;朱圣英;梁子璇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的航天器多優先級任務執行序列自動生成方法，屬于航空航天技術領域。本發明實現方法為：獲取規劃器規劃得到動作序列及其相應的時間約束網絡，標記動作序列中的所有動作的動作性質，結合動作性質和任務優先級計算動作的執行時間保留比例。依據當前時間約束網絡，提取動作序列中每個動作的最早可能開始時刻，生成最早可能開始時刻升序排列的動作序列Qact。對動作序列Qact中的動作，根據動作的時間保留比例，采用增量式時間約束傳播確定動作開始結束時刻。本發明能夠快速準確生成任務執行序列，節省人力物力，動作時間確定時考慮任務優先級及動作的性質，有利于提高任務的可靠性及動作時間分配的合理性。

技術領域

本發明涉及一種航天器多優先級任務執行序列自動生成方法，屬于航空航天技術領域。

背景技術

隨著航天技術的發展，航天器的種類和數量日益增長，對地面測控的需求也與日俱增。傳統的航天器任務執行序列規劃調度依賴于專業人員的人工排序，一個任務的執行序列方案制定需要消耗大量的人力物力，較為復雜的任務甚至需要一年的準備時間。航天器任務規劃調度方法的出現，為解決任務執行序列生成的困難提供了解決方案。航天器任務規劃調度方法將任務信息和航天器能力信息建模為領域知識，將當前需要規劃的任務建模為問題知識，采用計算機語言對知識進行編碼，通過任務規劃調度算法自動生成任務執行序列，大大節省人力，縮短任務執行序列生成時間，為專業人員設計任務方案提供了有力的支持。

在航天器任務規劃調度中，時間是一個重要的考慮因素。在航天器任務規劃調度中，動作和狀態是有持續時長的，不能簡化為一個時間點，時間關系和時間約束也就更為復雜。對于持續動作和狀態的時間約束處理，建立時間約束網絡，然后利用圖論方法進行網絡中的約束傳播，是當前規劃問題中時間約束處理的常用方法。但這種方法生成的是每個動作的可行時間區間，而非最終的執行時間區間，隨著前序動作的執行，后續動作的可行時間區間會發生改變。

目前的航天任務規劃器分為搭載于航天器上和在地面規劃后上傳任務到航天器兩種運行方式。當規劃器搭載在航天器上，可以隨著動作的執行確定已執行動作的執行時刻，然后由規劃器規劃后續動作的具體執行時刻，在執行與規劃迭代過程中確定所有動作的確切執行時刻。這種方法自主性強，響應時間短，但由于航天器不受地面控制，空間環境復雜多變等原因，在實際執行中的風險也較大。當規劃器在地面上提前做任務規劃，不與執行模塊進行交互時，難以按照迭代的方式產生確切動作執行時間，但為了保證任務的安全，指令發送到航天器之前需要依據任務需求確定任務執行序列，以提前預測指令執行后的效果。規劃器生成的序列中的動作開始和結束用可行時段表示，從可行時段得到時間點需要根據時間約束和任務需求進行計算，傳統的人工排序和約束檢查雖然能夠解決問題，但是面對一個任務中幾十甚至幾百個動作，耗時長易出錯，難以滿足實際任務中快速準確生成動作序列的需求。在確定動作時刻時，不是在可行時段中隨意取點就能滿足時間約束和任務需求，而是需要考慮動作間的時間約束和動作對時長的不同需求，才能在滿足約束的基礎上生成符合任務需求的動作序列。本發明針對地面生成航天器任務執行序列困難的問題，提出航天器多優先級任務執行序列自動生成方法，在規劃器中實現任務動作序列的自動生成。