[發(fā)明專利]多星任務(wù)調(diào)度方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010521530.6
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN111913785B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳鵬;唐曉茜;胡笑旋;羅賀;王國強(qiáng);馬華偉;夏維;張歆悅
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/48
• 分類號(hào): G06F9/48;G06N3/00;G06Q10/06
• 代理公司: 北京久誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本發(fā)明提供一種多星任務(wù)調(diào)度方法和系統(tǒng)，涉及衛(wèi)星調(diào)度領(lǐng)域。包括以下步驟：將衛(wèi)星和衛(wèi)星任務(wù)進(jìn)行匹配，并進(jìn)行編碼，得到組基因；基于預(yù)先構(gòu)建的多星任務(wù)模型和組基因求取初始解；將初始解作為衛(wèi)星任務(wù)種群，基于預(yù)設(shè)的兩代競爭取優(yōu)算法對衛(wèi)星任務(wù)種群進(jìn)行交叉操作處理；基于多輪迭代兩點(diǎn)變異方法對交叉操作處理后的衛(wèi)星任務(wù)種群進(jìn)行變異操作處理；根據(jù)變異操作處理后的衛(wèi)星任務(wù)種群獲取衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方案。本發(fā)明提高了衛(wèi)星觀測任務(wù)時(shí)的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多星任務(wù)調(diào)度方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，人們對于航空航天領(lǐng)域不斷的進(jìn)行探索和開發(fā)，各種飛行器和衛(wèi)星被制造并廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如通過衛(wèi)星對地面進(jìn)行監(jiān)測。用戶向地面站提出觀測任務(wù)需求，地面站將任務(wù)上注給衛(wèi)星，圍繞地面，并對任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行觀測，從而得到用戶需要的信息。因此利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)任務(wù)觀測是當(dāng)前的一大研究熱點(diǎn)。

隨著衛(wèi)星技術(shù)不斷地發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)一般采用多星任務(wù)調(diào)度方法進(jìn)行觀測。現(xiàn)有的多星任務(wù)調(diào)度，是將用戶要求的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)分配給一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星來進(jìn)行觀測，分配的結(jié)果是得到衛(wèi)星對任務(wù)觀測的序列，然后按照生成的序列對待觀測任務(wù)進(jìn)行成像。

然而本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，多星任務(wù)調(diào)度時(shí)會(huì)利用到多顆衛(wèi)星在多個(gè)圈次上對多個(gè)任務(wù)進(jìn)行觀測，正是由于這種多星、多圈次、多任務(wù)復(fù)雜的觀測方法導(dǎo)致衛(wèi)星的觀測方案數(shù)量多且過程復(fù)雜，往往無法實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星資源的最優(yōu)利用，導(dǎo)致多星觀測任務(wù)的效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多星任務(wù)調(diào)度方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)在利用多星觀測任務(wù)時(shí)效率低的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所提供的一種多星任務(wù)調(diào)度方法，所述調(diào)度方法由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，包括：

S1、將衛(wèi)星和衛(wèi)星任務(wù)進(jìn)行匹配，并進(jìn)行編碼，得到組基因；

S2、基于預(yù)先構(gòu)建的多星任務(wù)模型和所述組基因求取初始解；

S3、將所述初始解作為衛(wèi)星任務(wù)種群，基于預(yù)設(shè)的兩代競爭取優(yōu)算法對所述衛(wèi)星任務(wù)種群進(jìn)行交叉操作處理；

S4、基于多輪迭代兩點(diǎn)變異方法對交叉操作處理后的衛(wèi)星任務(wù)種群進(jìn)行變異操作處理；

S5、根據(jù)變異操作處理后的衛(wèi)星任務(wù)種群獲取衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方案。

優(yōu)選的，在S1中，所述將衛(wèi)星和衛(wèi)星任務(wù)進(jìn)行匹配并進(jìn)行編碼，包括：

將衛(wèi)星任務(wù)按照優(yōu)先級(jí)從大到小排序并標(biāo)號(hào)，用衛(wèi)星將衛(wèi)星任務(wù)分隔開，并采用0/1編碼方式對衛(wèi)星任務(wù)進(jìn)行編碼，其中：對于衛(wèi)星任務(wù)T，0表示T不被觀測，1表示被T后面的第一顆衛(wèi)星觀測。

優(yōu)選的，在S2中，所述預(yù)先構(gòu)建的多星任務(wù)模型，包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，所述目標(biāo)函數(shù)為：

其中：

表示第i個(gè)任務(wù)被執(zhí)行的收益；

為0/1變量，當(dāng)取1時(shí)，表示第i個(gè)任務(wù)在第j顆衛(wèi)星的第k條軌道上被執(zhí)行；當(dāng)取0時(shí)，表示第i個(gè)任務(wù)不被執(zhí)行；

n表示衛(wèi)星數(shù)量；m表示衛(wèi)星任務(wù)的數(shù)量；

β_ij表示第j顆衛(wèi)星執(zhí)行第i個(gè)任務(wù)時(shí)的損失值；

所述約束條件包括：