一种敏捷对地卫星的动作规划方法技术

本发明专利技术公开了一种敏捷对地卫星的动作规划方法，该方法包括Step1，选择目标函数；Step2，根据目标函数，完成初始规划方案x的生成；Step3，将x作为初始解，参数初始化；Step4，在解x的第k邻域结构中随机确定一个可行解y；Step5，如果y优于x，则x＝y且m＝0，否则m＝m+1；Step6，如果n＝＝lmax，则转Step9；Step7，如果m＝＝lmin，则k＝k+1，否则转Step4；Step8，如果k≤kmax，则m＝0，且转Step4；Step9，对规划方案x中的各个动作的执行时间间隔进行检查，如果两处动作之前的时间间隔大于某个阈值，则在这两个动作之间加入一个对地定向动作，该对地定向动作的执行开始时间为前一个动作的结束时间加1秒，执行结束时间为后一个动作的开始时间减1秒。本发明专利技术能够在满足任务约束，资源约束以及动作约束的前提下，最大程度完成任务规划方案。

An agile motion planning method for earth satellite

The invention discloses an action planning method for the agile earth satellite, which includes Step1, selecting the target function; Step2, completes the generation of the initial plan x according to the target function; Step3, initializes the X as the initial solution, and initializes the parameter; Step4, determines a feasible solution y; Step5 in the K neighbourhood structure of the X; Step5, Step5. Step5 If y is better than x, then x = y and M = 0, otherwise M = m+1; Step6, if n = = Lmax, then Step9; Before the time interval is greater than a certain threshold, a ground directed action is added between the two actions, the execution time of the ground directed action is added to the end of the previous action by 1 second, and the execution of the end time is a second of the start time of the latter action. The invention can fulfill the task planning plan to the maximum extent under the premise of satisfying task constraints, resource constraints and action constraints.

【技术实现步骤摘要】
一种敏捷对地卫星的动作规划方法
本专利技术涉及观测卫星
，特别是涉及一种敏捷对地卫星的动作规划方法。
技术介绍
绝大多数对地观测卫星所执行的规划方案，都是由地面任务规划系统生成的，然后通过星地链路上注至卫星。这种“天地大回路”的管控模式从需求搜集到数据采集，再到产品生成，整个过程需要很长的时间，根本无法满足未来对地观测系统对时效性的要求。与“天地大回路”相比，星上自主规划技术在提高卫星对于动态观测需求的快速响应能力、提高多星协同能力、减少对地面测控系统的依赖等方面都具有巨大的优势，因此非常适合解决动态观测需求常态化下的规划问题。未来对地观测系统能够面向动态观测需求常态化提供服务，能够随时接受用户提出的观测需求，并且能够快速准确地回答什么时间、什么地点、什么目标发生了什么样的变化。但正是这种高效便捷的用户体验，却给对地观测组织过程带来了极大的挑战，尤其是对观测任务的规划方式提出了更高的要求。任务规划不但是自主规划过程的第一个阶段，而且任务规划结果还是动作规划的输入。因此对星上任务规划问题的求解，直接影响着整个自主规划模块的工作效益。进一步地，由于卫星依靠执行与卫星动作相关的低级指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种敏捷对地卫星的动作规划方法，其特征在于，包括如下步骤：Step1，选择目标函数；Step2，根据Step1中的目标函数，利用初始解生成方法，完成初始规划方案x的生成；Step3，将x作为初始解，并进行参数初始化，参数包括邻域个数kmax，用于判定是否陷入局部最优的迭代搜索次数lmin，用于判定算法是否终止的最大迭代搜索次数lmax，迭代计数器m和n，邻域计数器k；令k＝1，m＝0，n＝0；Step4，在解x的第k邻域结构中随机确定一个可行解y，且n＝n+1；Step5，如果y优于x，则x＝y且m＝0，否则m＝m+1；Step6，如果n＝＝lmax，则转Step9；Step7，如果m＝＝lm...

【技术特征摘要】
1.一种敏捷对地卫星的动作规划方法，其特征在于，包括如下步骤：Step1，选择目标函数；Step2，根据Step1中的目标函数，利用初始解生成方法，完成初始规划方案x的生成；Step3，将x作为初始解，并进行参数初始化，参数包括邻域个数kmax，用于判定是否陷入局部最优的迭代搜索次数lmin，用于判定算法是否终止的最大迭代搜索次数lmax，迭代计数器m和n，邻域计数器k；令k＝1，m＝0，n＝0；Step4，在解x的第k邻域结构中随机确定一个可行解y，且n＝n+1；Step5，如果y优于x，则x＝y且m＝0，否则m＝m+1；Step6，如果n＝＝lmax，则转Step9；Step7，如果m＝＝lmin，则说明已经陷入局部最优，k＝k+1，否则转Step4；Step8，如果k≤kmax，则m＝0，并且转Step4；Step9，对规划方案x中的各个动作的执行时间间隔进行检查，如果发现两处动作之前的时间间隔大于某个阈值，则在这两个动作之间加入一个对地定向动作，该对地定向动作的执行开始时间为前一个动作的结束时间加1秒，执行结束时间为后一个动作的开始时间减1秒；Step10，算法结束，输出x。2.如权利要求1所述的敏捷对地卫星的动作规划方法，其特征在于，Step1中，目标函数为：将星上动作规划问题描述为一个四元组：式中：Inputs＝{J，wj，wj″，cj，cj″，oj，dj″，sj,k，ej,k，I，C，ENmax,ENmin}；Constrints＝{C1,C2,C3,...,C16}；Outputs为星上动作规划问题的求解结果，即由卫星动作序列构成的规划方案；C：卫星固存最大值；ENmax：电量的上限；ENmin：电量的下限；J：规划窗口PlanWin(t′)中的观测任务和数据回传任务所构成的集合；j：规划窗口内的观测任务，j∈J；j″：任务规划滚动窗口内的数据回传任务，j″∈J；cj：执行观测任务j占用卫星固存的大小；cj″：执行数据回传任务j″释放卫星固存的大小；wj：观测任务j的优先级，即观测任务j的最大收益值；wj″：数据回传任务j″所对应的观测任务的优先级，即数据回传任务j″的最大收益值；oj：观测任务j的观测持续时间；dj″：数据回传任务j″的回传持续时间；sj,k：第k个轨道圈次上对任务j进行观测的观测时间窗口的开始时间；ej,k：第k个轨道圈次上对任务j进行观测的观测时间窗口的结束时间；ORj：对观测任务j进行观测的姿态角度；I：数据回传时间窗口集合；xi,j：如果在tii时刻对观测任务j执行了对地观测动作ob，则xi,j＝1，否则xi,j＝0；yi,j″：如果在tii时刻对数据回传任务j″的观测数据执行了数据回传动作dl，则yi,j″＝1，否则yi,j″＝0；C1：任何动作在执行时间上不能与其它动作发生重叠，动作执行过程中必须满足电量和固存约束，而且动作不能永远处于执行状态；C2：观测动作的开始和结束时间必须在某个观测任务的某个观测时间窗口内，观测动作的持续时间等于该观测任务所需要的观测持续时间，观测过程中固存和电量都在减少：C3：数据回传动作的开始和结束时间必须在某个数据回传时间窗口内，动作的持续时间等于被回传任务所需要的数据回传持续时间，数据回传过程中固存增加，电量在减少：C4：姿态转换动作之后可以连续执行观测动作、数据回传动作、对日定向动作或者是对地定向动作，姿态转换持续时间由姿态转换前后的姿态角决定，姿态转换动作执行期间卫星固存不变，电量减少：C5：对地定向动作没有时间窗口要求，动作执行期间卫星固存不变，电量不变：C6：对日定向动作必须要在某个阳照区内进行，动作执行期间卫星不变，量增加：C7：相机开机动作之后会连续执行姿态转换动作，相机开机动作的执行时间由姿态转换动作的开始时间决定，动作执行期间卫星固存不变；C8：相机关机动作一定在观测动作之后连续执行，相机关机动作的执行时间由观测动作的结束时间决定，动作执行期间卫星固存不变，电量不变；C9：天线开机动作之后会连续执行姿态转换动作，天线开机动作的执行时间由姿态转换动作的开始时间决定，动作执行期间卫星固存不变，电量不变；C10：天线关机动作一定在数据回传动作之后连续执行，天线关机动作的执行时间由数据回传动作的结束时间决定，动作执行期间卫星固存不变，电量不变：C11：观测动作之后可以连续执行相机关机动作或者是姿态转换动作；C12：数据回传动作之后可以连续执行天线关机动作或者是姿态转换动作；C13：如果观测动作执行结束后连续执行姿态转换动作，则说明连续两次观测动作的时间间隔小于阈值obmax；C14：如果数据回传动作执行结束后连续执行数据回传动作，则说明在同一个数据回传窗口连续回传不同的观测任务数据，并且连续两次数据回传动作的时间间隔小于阈值dlmax；C15：卫星存储约束。表示任意时刻的卫星固存都不能超出卫星最大固存限制；0≤Ct≤C(5.15)C16：卫星电量约束。表示任意时刻的卫星电量都不能超出卫星电量上限和下限；ENmin≤ENt≤ENmax(5.16)。3.如权利要求1或2所述的敏捷对地卫星的动作规划方法，其特征在于，Step9中，规划方案x中的动作包括对地观测动作序列、数据回传动作序列和对日定向动作序列，每一种动作序列用来完成一种任务，每一种动作序列都由若干个卫星动作构成；1、用于完成观测任务j的对地观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇宁，刘嵩，吕济民，陈盈果，陈成，王涛，刘晓路，邢立宁，姚锋，贺仁杰，张忠山，陈英武，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43