多星应急任务规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种多星应急任务规划方法及装置，在本发明专利技术实施例中，根据应急任务的任务完成期限及地面站与每个遥感卫星的可见时间窗，确定每个应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间，之后根据最迟观测完成时间筛选用来观测应急任务的可用可见时间窗，最后在可以插入应急任务的可用可见时间窗内插入应急任务，从而将应急任务的任务完成期限应用到应急任务规划上，以保证应急任务能够在任务完成期限之前完成，与现有方案相比更加合理。另外，本发明专利技术实施例在不能直接插入应急任务时，根据冲突的优先替换度设计了冲突删除插入，实现了删除一个或一个以上的冲突任务，从而增加了应急任务和常规任务的插入机会，增加了整体方案的收益。

【技术实现步骤摘要】
多星应急任务规划方法及装置
本专利技术实施例涉及遥感监测
，并且更具体地，涉及一种多星应急任务规划方法及装置。
技术介绍
遥感卫星是利用星载的各种遥感器观测地面目标，获取高分辨率图像的卫星。由于遥感卫星对地观测具有覆盖地域广、持续时间长、不受空域、国界限制等优势，使其在军事侦查、环境保护等方面具有重要作用。目前，遥感卫星资源有限，必须制定优化的观测任务规划，才能最大限度的利用卫星资源以及最大限度的观测目标，为用户提供更多的遥测信息。因此多星任务规划至关重要。利用遥感卫星在实际观测的过程中，可能出现应急任务，需要优先对应急任务进行规划。目前对应急任务进行处理的主要方法是：首先在原规划方案中直接插入应急任务，在没有合适的时间窗可以插入应急任务的情况下，对相关的冲突任务进行移位或删除等操作，以保证应急任务能够及时被规划到原规划方案中。这种处理方式虽然能够最快的将应急任务插入到原规划方案中，但是无法保证应急任务能够在其对应的处理期限内完成，同时也无法为应急任务提供更多的插入机会。因此目前对应急任务的处理效果并不理想。综合以上，如何有效地对应急任务进行处理，以及对多星任务进行合理规划是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种多星应急任务规划方法及装置，其能够根据应急任务的完成期限以及权重等因素，将应急任务及时、合理的规划到原规划方案中，从而提高了多星任务规划的合理性。第一方面，提供了一种多星应急任务规划方法，，所述方法包括如下步骤：计算每个应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗；根据每个应急任务的任务完成期限以及地面站与每个遥感卫星的可见时间窗，确定每个应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间；对于每个应急任务，在当前应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗中，选取可见时间窗的结束时间早于或等于对应的最迟观测完成时间的可见时间窗，作为当前应急任务的可用可见时间窗；对于每个应急任务的每个可用可见时间窗，判断当前可用可见时间窗中是否存在一个空闲、并且时间连续的第一预定时间段，若当前可用可见时间窗中存在所述第一预定时间段，则将当前应急任务插入到当前可用可见时间窗的所述第一预定时间段内；其中所述第一预定时间段的时间长度大于或等于当前应急任务的任务观测持续时间的时间长度。结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述每个应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间根据如下步骤确定：对于每个应急任务，在地面站与每个遥感卫星的可见时间窗中，选取当前可见时间窗的结束时间早于或等于当前应急任务的完成期限的可见时间窗，作为备用下传时间窗；对于每个遥感卫星，判断当前遥感卫星对应的备用下传时间窗的个数是否大于1，若当前遥感卫星对应的备用下传时间窗的个数大于1，则保留起始时间最晚的备用下传时间窗，删除当前遥感卫星对应的其余备用下传时间窗；对于每个应急任务，当前应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间为，当前应急任务在每个遥感卫星上的备用下传时间窗的开始时间。结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括如下步骤：对于每个应急任务，若当前应急任务的所有可用可见时间窗内都不存在所述第一预定时间段，则对于当前应急任务的每个可用可见时间窗执行以下操作：根据第一预设时间段，提前或推后占用当前可用可见时间窗的冲突任务的起始执行时间；判断当前可用可见时间窗内是否存在一个空闲、并且时间连续的所述第二预定时间段，若存在，则将当前应急任务插入到当前可用可见时间窗的所述第二预定时间段内，其中，所述第二预定时间段的时间长度大于或等于当前应急任务的任务观测持续时间的时间长度；若当前应急任务的所有可用可见时间窗内都不存在所述第一预定时间段和第二预定时间段，则对于当前应急任务执行以下操作：根据当前应急任务的可用可见时间窗，计算当前应急任务的第一冲突任务集，其中所述第一冲突任务集包含当前应急任务在每个遥感卫星上的对应于可用可见时间窗的若干个第一冲突任务；尝试删除每个第一冲突任务，如果删除一个第一冲突任务后，可以插入应急任务，则该第一冲突任务作为一个第一特定冲突，否则尝试继续删除后续相邻的第一冲突任务，如果可以插入应急任务，则这两个第一冲突任务为一个第一特定冲突，否则尝试继续删除后续相邻的第一冲突任务，直至可以确定第一特定冲突或无后续相邻的第一冲突任务；每个所述第一特定冲突包含一个或一个以上相邻执行的所述第一冲突任务，并且所述一个或一个以上的相邻执行的所述第一冲突任务的执行时间占用一个所述可用可见时间窗；计算每个所述第一特定冲突的优先替换度，并删除优先替换度最大的所述第一特定冲突，将当前应急任务插入到删除第一特定冲突后空闲的时间段中。结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述方法利用如下步骤计算所述优先替换度：获取应急任务i在卫星j上第k个可用可见时间窗内的第l个第一特定冲突，其中第l个第一特定冲突包含第一冲突任务的个数为每个第一冲突任务的权值为tvi和每个第一个冲突任务的可见时间窗个数为计算每个第一冲突任务的优先替换度，其中，第一冲突任务的优先计算每个第一特定冲突的优先替换度，其中，第一特定冲突的优先替换度为其包含的个第一冲突任务的优先替换度中的最小值。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二中可能的实现方式或第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述方法针对每个未规划的常规任务还执行如下步骤：计算每个常规任务在每个遥感卫星上的可见时间窗；对于每个常规任务的每个可见时间窗，判断当前可见时间窗中是否存在一个空闲、并且时间连续的第三预定时间段，若当前可见时间窗中存在所述第三预定时间段，则将当前常规任务插入到当前可见时间窗的第三预定时间段内；其中所述第三预定时间段的时间长度大于或等于当前常规任务的任务观测持续时间的时间长度；若当前常规任务的所有可见时间窗内都不存在所述第三预定时间段，则对于当前常规任务的每个可见时间窗执行以下操作：根据第二预设时间段，提前或推后占用当前可见时间窗的冲突任务的起始执行时间；判断当前时间窗内是否存在一个空闲、并且时间连续的所述第四预定时间段，若存在，则当前常规任务插入到当前可见时间窗的第四预定时间段内，其中，所述第四预定时间段的时间长度大于或等于当前常规任务的任务观测持续时间的时间长度；若当前常规任务的所有可见时间窗内都不存在所述第三预定时间段和第四预定时间段，则对于当前常规任务执行以下操作：根据当前常规任务的可见时间窗，计算当前常规任务的第二冲突任务集，其中所述第二冲突任务集包含当前常规任务在每个遥感卫星上的对应于可见时间窗的若干个第二冲突任务；尝试删除每个第二冲突任务，如果删除一个第二冲突任务后，可以插入应急任务，则此第二冲突任务为一个第二特定冲突，否则继续尝试删除后续相邻的第二冲突任务，如果可以插入应急任务，则这两个第二冲突任务为一个第二特定冲突，否则继续尝试删除后续相邻的第二冲突任务，直至可以确定第二特定冲突或无后续相邻的第二冲突任务；每个所述第二特定冲突包含一个或一个以上的相邻执行的所述第二冲突任务，并且所述一个或一个以上的相邻执行的所述第二冲突任务的执行时间占用一个所述可见时间窗；计算每个所述第二特定冲突的权值，在所述第二特定冲突中，选取权值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多星应急任务规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：计算每个应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗；根据每个应急任务的任务完成期限以及地面站与每个遥感卫星的可见时间窗，确定每个应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间；对于每个应急任务，在当前应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗中，选取可见时间窗的结束时间早于或等于对应的最迟观测完成时间的可见时间窗，作为当前应急任务的可用可见时间窗；对于每个应急任务的每个可用可见时间窗，判断当前可用可见时间窗中是否存在一个空闲、并且时间连续的第一预定时间段，若当前可用可见时间窗中存在所述第一预定时间段，则将当前应急任务插入到当前可用可见时间窗的所述第一预定时间段内；其中所述第一预定时间段的时间长度大于或等于当前应急任务的任务观测持续时间的时间长度。

【技术特征摘要】
1.一种多星应急任务规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：计算每个应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗；根据每个应急任务的任务完成期限以及地面站与每个遥感卫星的可见时间窗，确定每个应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间；对于每个应急任务，在当前应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗中，选取可见时间窗的结束时间早于或等于对应的最迟观测完成时间的可见时间窗，作为当前应急任务的可用可见时间窗；对于每个应急任务的每个可用可见时间窗，判断当前可用可见时间窗中是否存在一个空闲、并且时间连续的第一预定时间段，若当前可用可见时间窗中存在所述第一预定时间段，则将当前应急任务插入到当前可用可见时间窗的所述第一预定时间段内；其中所述第一预定时间段的时间长度大于或等于当前应急任务的任务观测持续时间的时间长度。2.根据权利要求1所述的多星应急任务规划方法，其特征在于，所述每个应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间根据如下步骤确定：对于每个应急任务，在地面站与每个遥感卫星的可见时间窗中，选取当前可见时间窗的结束时间早于或等于当前应急任务的完成期限的可见时间窗，作为备用下传时间窗；对于每个遥感卫星，判断当前遥感卫星对应的备用下传时间窗的个数是否大于1，若当前遥感卫星对应的备用下传时间窗的个数大于1，则保留起始时间最晚的备用下传时间窗，删除当前遥感卫星对应的其余备用下传时间窗；对于每个应急任务，当前应急任务在每个遥感卫星上的最迟观测完成时间为，当前应急任务在每个遥感卫星上的备用下传时间窗的开始时间。3.根据权利要求1所述的多星应急任务规划方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：对于每个应急任务，若当前应急任务的所有可用可见时间窗内都不存在所述第一预定时间段，则对于当前应急任务的每个可用可见时间窗执行以下操作：根据第一预设时间段，提前或推后占用当前可用可见时间窗的冲突任务的起始执行时间；判断当前可用可见时间窗内是否存在一个空闲、并且时间连续的所述第二预定时间段，若存在，则将当前应急任务插入到当前可用可见时间窗的所述第二预定时间段内，其中，所述第二预定时间段的时间长度大于或等于当前应急任务的任务观测持续时间的时间长度；若当前应急任务的所有可用可见时间窗内都不存在所述第一预定时间段和第二预定时间段，则对于当前应急任务执行以下操作：根据当前应急任务的可用可见时间窗，计算当前应急任务的第一冲突任务集，其中所述第一冲突任务集包含当前应急任务在每个遥感卫星上的对应于可用可见时间窗的若干个第一冲突任务；尝试删除每个第一冲突任务，如果删除一个第一冲突任务后，可以插入应急任务，则该第一冲突任务作为一个第一特定冲突，否则尝试继续删除后续相邻的第一冲突任务，如果可以插入应急任务，则这两个第一冲突任务为一个第一特定冲突，否则尝试继续删除后续相邻的第一冲突任务，直至可以确定第一特定冲突或无后续相邻的第一冲突任务；每个所述第一特定冲突包含一个或一个以上相邻执行的所述第一冲突任务，并且所述一个或一个以上的相邻执行的所述第一冲突任务的执行时间占用一个所述可用可见时间窗；计算每个所述第一特定冲突的优先替换度，并删除优先替换度最大的所述第一特定冲突，将当前应急任务插入到删除第一特定冲突后空闲的时间段中。4.根据权利要求3所述的多星应急任务规划方法，其特征在于，所述方法利用如下步骤计算所述优先替换度：获取应急任务i在卫星j上第k个可用可见时间窗内的第l个第一特定冲突，其中第l个第一特定冲突包含第一冲突任务的个数为每个第一冲突任务的权值为tvi和每个第一个冲突任务的可见时间窗个数为计算每个第一冲突任务的优先替换度，其中，计算每个第一特定冲突的优先替换度，其中，第一特定冲突的优先替换度为其包含的个第一冲突任务的优先替换度中的最小值。5.根据权利要求1至4任一项所述的多星应急任务规划方法，其特征在于，所述方法针对每个未规划的常规任务还执行如下步骤：计算每个常规任务在每个遥感卫星上的可见时间窗；对于每个常规任务的每个可见时间窗，判断当前可见时间窗中是否存在一个空闲、并且时间连续的第三预定时间段，若当前可见时间窗中存在所述第三预定时间段，则将当前常规任务插入到当前可见时间窗的第三预定时间段内；其中所述第三预定时间段的时间长度大于或等于当前常规任务的任务观测持续时间的时间长度；若当前常规任务的所有可见时间窗内都不存在所述第三预定时间段，则对于当前常规任务的每个可见时间窗执行以下操作：根据第二预设时间段，提前或推后占用当前可见时间窗的冲突任务的起始执行时间；判断当前时间窗内是否存在一个空闲、并且时间连续的所述第四预定时间段，若存在，则当前常规任务插入到当前可见时间窗的第四预定时间段内，其中，所述第四预定时间段的时间长度大于或等于当前常规任务的任务观测持续时间的时间长度；若当前常规任务的所有可见时间窗内都不存在所述第三预定时间段和第四预定时间段，则对于当前常规任务执行以下操作：根据当前常规任务的可见时间窗，计算当前常规任务的第二冲突任务集，其中所述第二冲突任务集包含当前常规任务在每个遥感卫星上的对应于可见时间窗的若干个第二冲突任务；尝试删除每个第二冲突任务，如果删除一个第二冲突任务后，可以插入应急任务，则此第二冲突任务为一个第二特定冲突，否则继续尝试删除后续相邻的第二冲突任务，如果可以插入应急任务，则这两个第二冲突任务为一个第二特定冲突，否则继续尝试删除后续相邻的第二冲突任务，直至可以确定第二特定冲突或无后续相邻的第二冲突任务；每个所述第二特定冲突包含一个或一个以上的相邻执行的所述第二冲突任务，并且所述一个或一个以上的相邻执行的所述第二冲突任务的执行时间占用一个所述可见时间窗；计算每个所述第二特定冲突的权值，在所述第二特定冲突中，选取权值小于当前常规任务的权值的第二特定冲突，作为目标特定冲突；判断所述目标特定冲突的数量是否大于0，若所述目标特定冲突的数量大于0，则删除所述权值最小目标特定冲突，并将当前常规任务插入到删除第二特定冲突后空闲的时间段中。6.一种多星应急任务规划装置，其特征在于，所述装置包括：第一可见时间窗确定模块，用于计算每个应急任务在每个遥感卫星上的可见时间窗；最迟观测完成时间确定模块，用于根据每个应急任务的任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笑旋，孙海权，杨善林，靳鹏，夏维，罗贺，马华伟，张海龙，王超超，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34