[發(fā)明專利]自適應(yīng)的自主任務(wù)規(guī)劃方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010838452.2
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112104406B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏維;王俊;徐崇彥;楊斌;高天旸;趙玉春;豐明博;唐梁珂;湯航;劉光輝
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 北京久誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本發(fā)明實(shí)施例提出了自適應(yīng)的自主任務(wù)規(guī)劃方法，在多顆衛(wèi)星組成的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中，通過星間的通信，實(shí)現(xiàn)各類信息的傳遞和交互，實(shí)現(xiàn)不同衛(wèi)星方案的迭代優(yōu)化。在任務(wù)規(guī)劃方面，通過設(shè)計(jì)好的適應(yīng)度函數(shù)來計(jì)算所有待規(guī)劃任務(wù)在本星上的適應(yīng)度，并優(yōu)先規(guī)劃適應(yīng)性權(quán)重高的任務(wù)。在方案迭代的過程中，不同衛(wèi)星的方案之間進(jìn)行對比尋優(yōu)，如果兩個(gè)方案之間存在相同的任務(wù)則根據(jù)所計(jì)算的任務(wù)的適應(yīng)度大小進(jìn)行取舍。以上兩個(gè)過程通過星間通信實(shí)現(xiàn)交互進(jìn)行，在這一過程中衛(wèi)星能夠自適應(yīng)地得到最適合本星安排的任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)安排的任務(wù)適應(yīng)性權(quán)重最大，并且整個(gè)流程具有高度的自主性、獨(dú)立性和高效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自適應(yīng)的自主任務(wù)規(guī)劃方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃在整個(gè)衛(wèi)星應(yīng)用過程中起著關(guān)鍵作用，主要解決衛(wèi)星資源的有效分配和規(guī)劃，最大限度的完成用戶提交的觀測任務(wù)，是影響衛(wèi)星使用效能的主要因素之一。

當(dāng)前大多數(shù)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃在地面進(jìn)行，在衛(wèi)星地面通信可用期間將任務(wù)規(guī)劃方案上注到衛(wèi)星，衛(wèi)星按照規(guī)劃好的方案執(zhí)行任務(wù)。

然而，地面規(guī)劃方法在響應(yīng)新信息和新機(jī)會方面存在重大延遲，規(guī)劃周期通常受限于由聯(lián)系機(jī)會約束的時(shí)間，延遲時(shí)間從幾分鐘到幾小時(shí)不等。即現(xiàn)有的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃時(shí)效性差。

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)明提供了一種自適應(yīng)的自主任務(wù)規(guī)劃方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的自適應(yīng)的自主任務(wù)規(guī)劃方法時(shí)效性差的技術(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)：

第一方面，提出了一種自適應(yīng)的自主任務(wù)規(guī)劃方法，包括以下步驟：

S1、本星接收發(fā)起星發(fā)送的協(xié)同規(guī)劃開始通知，判斷單星規(guī)劃和協(xié)同規(guī)劃是否沖突，若是，將協(xié)同規(guī)劃時(shí)域內(nèi)的任務(wù)方案作為本星參加協(xié)同規(guī)劃的初始解，不在協(xié)同規(guī)劃時(shí)域內(nèi)的部分任務(wù)方案直接發(fā)送到執(zhí)行模塊，并刪除任務(wù)方案集合里面直接執(zhí)行部分方案上的任務(wù)；否則，則直接轉(zhuǎn)入S2；

S2、各個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行初始化，生成任務(wù)信息集合，所述任務(wù)信息集合包括：任務(wù)集合和任務(wù)方案集合；

S3、各個(gè)衛(wèi)星讀取待規(guī)劃任務(wù)信息放入任務(wù)集合，協(xié)同規(guī)劃的發(fā)起星在本星任務(wù)集合上簽名，把任務(wù)集合傳遞給具有通信連接的衛(wèi)星；

S4、進(jìn)行衛(wèi)星之間任務(wù)集合信息同步，判斷該任務(wù)集合是否包含所有其他衛(wèi)星的簽名，如果是則轉(zhuǎn)入S5，如果不是將本星任務(wù)集合里面的任務(wù)放入到接收到的任務(wù)集合中，并刪除重復(fù)任務(wù)；

S5、計(jì)算每個(gè)任務(wù)在本星上的時(shí)間窗信息，構(gòu)建任務(wù)在單星上的所有時(shí)間窗集合；

S6、計(jì)算每個(gè)任務(wù)在每個(gè)時(shí)間窗上的適應(yīng)度；并把結(jié)果放入任務(wù)在單星上的單個(gè)時(shí)間窗適應(yīng)度集合之中；

S7、基于任務(wù)在單星上的單個(gè)時(shí)間窗適應(yīng)度集合獲取任務(wù)在單星上的適應(yīng)度集合；

S8、基于任務(wù)在單星上的適應(yīng)度集合和權(quán)重對任務(wù)集合中的任務(wù)進(jìn)行排序，生成任務(wù)隊(duì)列；

S9、基于任務(wù)隊(duì)列和任務(wù)規(guī)劃算法流程生成任務(wù)方案，將所述任務(wù)方案放入任務(wù)方案集合中；

S10、協(xié)同規(guī)劃發(fā)起星以環(huán)形拓?fù)涞膫鬟f方式把任務(wù)方案集合和適應(yīng)度集合傳遞給具有通信連接的衛(wèi)星，具有通信連接的其他衛(wèi)星接收發(fā)起星傳遞過來的信息之后，根據(jù)接收到的方案的適應(yīng)度信息和本星方案的適應(yīng)度信息對任務(wù)方案集合中任務(wù)進(jìn)行對比取舍，更新本星任務(wù)方案集合，將本星的方案和適應(yīng)度信息發(fā)送給下一顆衛(wèi)星；