[發明專利]一種車載測量設備觀測任務調度問題的求解方法

在審

• 申請號: 202211385198.0
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115906443A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 柴華;許強強;王偉林;張鵬;霍俞蓉;李小蘭
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/126;G06N3/006;G06F111/04;G06F111/06;G06F111/08
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請屬于優化建模及求解技術領域，涉及一種車載測量設備觀測任務調度問題的求解方法。方法包括：獲取空間目標觀測任務，計算觀測時間內所有測量設備在所有測站對所有觀測目標存在的觀測窗口全集；根據空間目標觀測任務，判斷每個測量設備由初始位置轉場的設備轉場約束、剩余觀測次數約束、測站進出約束以及優化指標約束；根據空間目標觀測任務以及觀測窗口全集，計算總機動距離、總觀測時長、觀測次數以及觀測目標數目；建立調度問題模型；采用多目標整數遺傳算法對調度問題模型進行求解，得到最優的空間目標觀測方案。采用本方法能夠實現地面車載測量設備對空間目標觀測任務調度。

技術領域

本申請涉及優化建模及求解技術領域，特別是涉及一種車載測量設備觀測任務調度問題的求解方法。

背景技術

本發明涉及一型地面車載測量設備(以下簡稱設備)，設備部署于特定的地面測站，在空間目標過頂的一個較短的時間區間內，設備可對其進行觀測，該時間區間稱為設備對空間目標的觀測窗口(觀測窗口的計算涉及設備工作機理與空間目標需滿足的運動特性、光電特性約束，這一問題并非本發明關注的重點，此處不再贅述)。設備可隨載車沿公路機動，往返于車庫與測站、測站與測站之間。設備機動到達特定測站后、具備觀測狀態前需要進行的準備工作的耗時稱為展開時間t_open，設備完成一次觀測后、具備機動狀態前需要進行的準備工作的耗時稱為收攏時間t_close，設備在同一測站的兩次觀測之間需要進行的準備工作的耗時稱為冷卻時間t_cool。由于設備使用的觀測器件為精密儀器，在若干次觀測后，觀測器件需要進行必要的校準與調試，此時設備不能正常工作。對于任一設備而言，引入剩余觀測次數的概念，當剩余觀測次數為0時，認為設備失效。

對上述地面車載測量設備的使用涉及一個觀測任務調度問題，該問題可描述如下：現有M臺觀測設備，每一設備的初始位置已知、剩余觀測次數已知，所有設備最早可由t₀時刻出發，需在t₁至t₂時間內對N個空間目標進行觀測，可供使用的測站有L個，要求給出最優的觀測方案。

上述問題的本質是一個武器目標分配(Weapon?Target?Assignment，WTA)問題，在工程實際中，通常采用窮舉法來求解。但是由于涉及到設備、測站與目標三者的映射關系，且需要考慮的約束條件較多，問題較為復雜，采用窮舉法會大大增加計算負擔，必須采取更為合適的方法來求解。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種車載測量設備觀測任務調度問題的求解方法，能夠實現地面車載測量設備對空間目標觀測任務調度。

一種車載測量設備觀測任務調度問題的求解方法，包括：

獲取空間目標觀測任務；根據所述空間目標觀測任務，計算觀測時間內所有測量設備在所有測站對所有觀測目標存在的觀測窗口全集；

根據所述空間目標觀測任務，判斷每個測量設備由初始位置轉場的設備轉場約束、剩余觀測次數約束、測站進出約束以及優化指標約束；

根據所述空間目標觀測任務以及所述觀測窗口全集，計算總機動距離、總觀測時長、觀測次數以及觀測目標數目；

根據設備轉場約束、剩余觀測次數約束、測站進出約束、優化指標約束、總機動距離、總觀測時長、觀測次數以及觀測目標數目，建立調度問題模型；

采用多目標整數遺傳算法對所述調度問題模型進行求解，得到最優的空間目標觀測方案。

在一個實施例中，獲取空間目標觀測任務；根據所述空間目標觀測任務，計算觀測時間內所有測量設備在所有測站對所有觀測目標存在的觀測窗口全集包括：

所述空間目標觀測任務包括：測量設備的數量、測量設備的初始位置、測量設備的剩余觀測次數、觀測時間、觀測目標的數量以及測站的數量；