[發(fā)明專利]一種基于貪婪思想與最短路徑法的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110668365.1
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113435634B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉麗;高朝暉;宋世杰;辛維政;張國亭;顏博;趙超;張棟;岳群彬;林曉勇;張超;孔慶玲;李苒;陳亞軍;張瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 曲佳穎

1.一種基于貪婪思想與最短路徑法的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對應(yīng)急任務(wù)集合T中應(yīng)急任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級評估與排序；

(2)基于貪婪思想按照優(yōu)先級從高到低依次從應(yīng)急任務(wù)集合T中選取應(yīng)急任務(wù)T_i；

(3)分析計算應(yīng)急任務(wù)T_i所有的衛(wèi)星觀測時間窗口集合S；

(4)評價衛(wèi)星觀測時間窗口集合S中每個觀測時間窗口的任務(wù)觀測效益；

(5)基于貪婪思想從衛(wèi)星觀測時間窗口集合S中選取觀測效益最好的設(shè)定個數(shù)衛(wèi)星觀測時間窗口，形成最優(yōu)觀測時間窗口集合S’；

(6)從最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中選取一個衛(wèi)星觀測時間窗口；

(7)判斷選取的應(yīng)急任務(wù)T_i在選取的衛(wèi)星觀測時間窗口中是否可與相應(yīng)衛(wèi)星上已安排的任務(wù)合并使用測控時間窗口，若可以，則轉(zhuǎn)入步驟(9)，若不可以，則轉(zhuǎn)入步驟(8)；

(8)基于衛(wèi)星指令上注與指令解包約束，考慮任務(wù)影響最小，為應(yīng)急任務(wù)T_i優(yōu)化決策可用測控時間窗口，若有可用測控時間窗口，則轉(zhuǎn)入步驟(9)，否則，衛(wèi)星觀測時間窗口安排失敗，從最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中重新選取衛(wèi)星觀測時間窗口，轉(zhuǎn)入步驟(7)；直至最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中沒有可選擇的衛(wèi)星觀測時間窗口；

(9)判斷選取的應(yīng)急任務(wù)是否可與衛(wèi)星上已安排的任務(wù)合并使用數(shù)傳時間窗口，若可以，則轉(zhuǎn)入步驟(11)，若不可以，則轉(zhuǎn)入步驟(10)；

(10)基于任務(wù)時效性要求與衛(wèi)星數(shù)傳使用約束，考慮任務(wù)影響最小，采用最短路徑法為應(yīng)急任務(wù)優(yōu)化決策數(shù)傳時間窗口，若有滿足時效性要求的數(shù)傳時間窗口，則轉(zhuǎn)入步驟(11)，否則衛(wèi)星觀測時間窗口安排失敗，重新選擇衛(wèi)星觀測時間窗口，轉(zhuǎn)入步驟(7)，直至最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中沒有可選擇的衛(wèi)星觀測時間窗口；

(11)基于優(yōu)化決策的測控時間窗口與數(shù)傳時間窗口，衛(wèi)星載荷使用約束進(jìn)行應(yīng)急任務(wù)調(diào)整可行性分析；

(12)判斷最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中是否還有未進(jìn)行測控時間窗口與數(shù)傳時間窗口優(yōu)化決策的衛(wèi)星觀測時間窗口，若有，則重新選擇衛(wèi)星觀測時間窗口，轉(zhuǎn)入步驟(7)，直至最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中沒有可選擇的衛(wèi)星觀測時間窗口；若無，則轉(zhuǎn)入步驟(13)；

(13)基于已決策的測控時間窗口與數(shù)傳時間窗口，對最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中所有觀測時間窗口進(jìn)行時效性、觀測質(zhì)量與任務(wù)影響度綜合評價；

(14)基于綜合評價值優(yōu)選應(yīng)急任務(wù)T_i的觀測時間窗口，結(jié)合確定的測控時間窗口與數(shù)傳時間窗口，生成應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方案；

(15)判斷應(yīng)急任務(wù)集合T中所有應(yīng)急任務(wù)是否都已處理，若是，應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃結(jié)束，生成應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方案，否則，轉(zhuǎn)入步驟(2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于貪婪思想與最短路徑法的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述測控時間窗口為地面站天線對衛(wèi)星的測控可視時間窗口，數(shù)傳時間窗口為地面站天線對衛(wèi)星的數(shù)傳可視時間窗口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于貪婪思想與最短路徑法的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟(10)所述最短路徑法具體為：

計算從當(dāng)前時間到衛(wèi)星對應(yīng)急任務(wù)進(jìn)行觀測、數(shù)據(jù)下傳地面、數(shù)據(jù)處理至產(chǎn)品分發(fā)全流程所經(jīng)路徑的全程時間，優(yōu)選時間最短的路徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于貪婪思想與最短路徑法的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟(10)基于任務(wù)時效性要求與衛(wèi)星數(shù)傳使用約束，考慮任務(wù)影響最小，采用最短路徑法為應(yīng)急任務(wù)優(yōu)化決策數(shù)傳時間窗口，具體為：

(1001)從可用的數(shù)傳時間窗口中選擇設(shè)定個數(shù)的數(shù)傳開始時間早的數(shù)傳時間窗口，形成候選數(shù)傳時間窗口集D；

(1002)從候選數(shù)傳時間窗口集D中依次取一個數(shù)傳時間窗口d_i；

(1003)獲取d_i對應(yīng)的地面站，根據(jù)地面站到數(shù)據(jù)中心的地面?zhèn)鬏旀溌非闆r，預(yù)估數(shù)據(jù)傳輸時間，計算從數(shù)傳開始時間到數(shù)據(jù)完全傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心的時間長度t_i；

(1004)候選數(shù)傳時間窗口集D中所有數(shù)傳時間窗口計算完成后，優(yōu)選時間長度最小的數(shù)傳時間窗口，返回數(shù)傳資源決策結(jié)果。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于貪婪思想與最短路徑法的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，步驟(11)具體為：

(1101)基于原有任務(wù)規(guī)劃方案與衛(wèi)星載荷使用約束，進(jìn)行應(yīng)急任務(wù)插入調(diào)整，取消沖突的已安排常規(guī)任務(wù)，精確確定應(yīng)急任務(wù)觀測開始時間、結(jié)束時間和觀測模式；

(1102)基于應(yīng)急任務(wù)與原方案保留的觀測任務(wù)，預(yù)估上注指令包數(shù)據(jù)量，精確計算確定測控開始時間與結(jié)束時間；

(1103)基于應(yīng)急任務(wù)、原方案保留的觀測任務(wù)與數(shù)傳時間窗口，預(yù)估數(shù)傳數(shù)據(jù)量，精確計算確定數(shù)傳開始時間與結(jié)束時間；

(1104)基于衛(wèi)星載荷使用約束檢驗確定的觀測衛(wèi)星時間窗口的合法性，若不合法，則重新選擇衛(wèi)星觀測時間窗口，轉(zhuǎn)入步驟(7)，直至最優(yōu)觀測時間窗口集合S’中沒有可選擇的衛(wèi)星觀測時間窗口；

(1105)基于衛(wèi)星載荷使用約束檢驗選取的測控資源的合法性，若不合法，則轉(zhuǎn)入步驟(8)重新決策測控時間窗口；

(1106)基于衛(wèi)星載荷使用約束檢驗確定的數(shù)傳資源的合法性，若不合法，則轉(zhuǎn)入步驟(10)重新決策數(shù)傳時間窗口。