[發明專利]成像衛星的任務調度方法和系統

有效

• 申請號: 202010567901.4
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111913788B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 靳鵬;張歆悅;胡笑旋;羅賀;王國強;馬華偉;夏維;唐曉茜
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06N3/00;G06Q10/06
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本發明提供一種成像衛星的任務調度方法和系統，涉及衛星觀測領域。包括：獲取衛星資源和衛星任務；基于衛星資源和衛星任務獲取衛星任務觀測收益和衛星任務優先級；基于衛星任務觀測收益和衛星任務優先級設定目標函數，并設定約束條件；基于目標函數和約束條件構建衛星任務觀測模型；基于衛星任務觀測模型獲取衛星任務種群；基于預設的蟻群算法對衛星任務種群進行處理，得到衛星任務觀測方案。本發明對衛星調度的效率高。

技術領域

本發明涉及衛星觀測技術領域，具體涉及一種成像衛星的任務調度方法和系統。

背景技術

隨著科技的發展，人們對于航空航天領域不斷的進行探索和開發，各種飛行器和衛星被制造并廣泛應用于各種領域，例如通過衛星對地面進行監測。用戶向地面站提出觀測任務需求，地面站將任務上注給衛星，圍繞地面，并對任務目標進行觀測，從而得到用戶需要的信息。因此利用衛星實現任務觀測是當前的一大研究熱點。

隨著衛星科技不斷發展，成像衛星隨之問世并被廣泛應用，成像衛星調度主要是在多星多任務的情況下規劃任務集開展對地目標的成像任務。在成像衛星進行任務調度的過程中，需要為衛星合理分配任務集，現有技術通常采用人工智能的方法，如遺傳算法、貪婪算法和人工神經網絡等傳統方法求解，以獲取任務分配方案。

然而本申請的發明人發現，多星任務的規劃為復雜組合優化問題，任務方面，需要處理的觀測任務數較多，觀測任務需求有差異；資源方面，觀測計劃的制定需要考慮存儲、傳感器和軌道的限制等因素，致使解空間顯示出不規則的特征，獲取最優解的難度增大，而現有技術的方法響應時間長、狀態轉移規則復雜，導致無法對衛星資源進行較好的利用。因此，現有技術存在衛星調度效率低的缺點。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種成像衛星的任務調度方法和系統，解決了現有技術在對衛星進行調度時效率低的技術問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明解決其技術問題所提供的一種成像衛星的任務調度方法，所述方法有計算機執行，包括以下步驟：

S1、獲取衛星資源和衛星任務；

S2、基于所述衛星資源和所述衛星任務獲取衛星任務觀測收益和衛星任務優先級；

S3、基于所述衛星任務觀測收益和所述衛星任務優先級設定目標函數，并設定約束條件；

S4、基于所述目標函數和所述約束條件構建衛星任務觀測模型；

S5、基于所述衛星任務觀測模型獲取衛星任務種群；

S6、基于預設的蟻群算法對所述衛星任務種群進行處理，得到衛星任務觀測方案。

優選的，所述目標函數為：

其中：

e_i表示第i個衛星任務的觀測收益；

o_i表示第i個衛星任務是否被安排觀測，當o_i＝1時，第i個衛星被安排觀測，當o_i＝0時，第i個衛星不被安排觀測；

所述約束條件至少包括以下一項：

Tb≤TbWin_lg≤TeWin_lg≤Te

TbWin_lg≤Ob≤Oe≤TeWin_lg