一种卫星任务调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星任务调度方法及系统。所述方法对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量，并根据影响星上事件或星地事件相互关系的约束建立卫星任务调度模型；所述卫星任务调度模型不仅为卫星任务调度问题提供了统一化的描述方法，同时也为卫星任务调度算法的设计与配置提供了统一的接口。在统一化卫星任务调度模型的基础上，本发明专利技术采用构造启发式和基于通用邻域结构的智能优化策略保障了求解方法的通用性，而基于卫星领域知识的针对性改进策略则提升了求解方法的针对性，三种策略相互协同，为卫星任务调度问题统一化模型提供通用、有效的求解途径，提高了调度模型与算法的兼容性和适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星任务调度方法及系统
本专利技术涉及卫星任务调度
，特别是涉及一种卫星任务调度方法及系统。
技术介绍
作为一种先进的天基信息平台，卫星已在经济、军事、民生等领域起到不可替代的作用。随着卫星技术的不断发展和卫星应用的普及，各行各业用户向卫星管控部门提出了大量的任务需求。为应对大规模、多元化的任务需求，卫星任务调度成为卫星管控的首要内容。卫星任务调度指卫星在轨运行过程中，卫星管控部门针对卫星使命任务和日常维护需要，在满足各类约束条件的前提下，分配卫星载荷和地面管控资源，制定卫星在轨运行和地面管控计划，以实现卫星任务收益的最大化。卫星任务调度问题不仅涉及卫星载荷资源，还涉及保障其正常运行的地面管控资源；不仅包含卫星使命任务，还包含日常维护需求。可见，卫星任务调度涉及子问题众多、涵盖面广，合理、有效的建模方式对卫星任务调度问题的描述与求解具有重要意义。任务调度问题的模型往往同时具有序列优化和资源优化的特点，既要决策任务执行的先后顺序，又要分配任务执行所需的资源。常用的卫星任务调度模型包括线性规划模型、图论模型、路径规划模型和约束满足模型等。不过，目前的模型研究存在以下不足：1.线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星任务调度方法，其特征在于，所述方法包括：获取卫星任务集合；根据所述卫星任务集合对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量；根据所述卫星任务集合及所述卫星任务调度问题的决策变量建立卫星任务调度模型；所述卫星任务调度模型包括综合收益值最大化模型和卫星任务调度可行性约束满足模型；所述卫星任务调度可行性约束满足模型包括任务执行唯一性约束、任务时序约束、卫星转换时间约束、测站转换时间约束、星载电量约束和星载固存约束；采用多策略协同求解所述卫星任务调度模型，获得卫星任务调度解；所述多策略包括启发式构造策略、智能优化策略和针对性改进策略；根据所述卫星任务调度解进行卫星...

【技术特征摘要】
1.一种卫星任务调度方法，其特征在于，所述方法包括：获取卫星任务集合；根据所述卫星任务集合对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量；根据所述卫星任务集合及所述卫星任务调度问题的决策变量建立卫星任务调度模型；所述卫星任务调度模型包括综合收益值最大化模型和卫星任务调度可行性约束满足模型；所述卫星任务调度可行性约束满足模型包括任务执行唯一性约束、任务时序约束、卫星转换时间约束、测站转换时间约束、星载电量约束和星载固存约束；采用多策略协同求解所述卫星任务调度模型，获得卫星任务调度解；所述多策略包括启发式构造策略、智能优化策略和针对性改进策略；根据所述卫星任务调度解进行卫星任务调度。2.根据权利要求1所述的卫星任务调度方法，其特征在于，所述获取卫星任务集合，具体包括：获取卫星任务集合R，其中R＝RO∪RT，RO为运控任务集合，RT为测控任务集合。3.根据权利要求2所述的卫星任务调度方法，其特征在于，所述根据所述卫星任务集合对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量，具体包括：根据所述卫星任务集合对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量为：其中xij表示卫星运控任务或测控任务是否于星地事件可执行时机deoij执行一次；deoij表示任务ri的第j个星地事件可执行时机；yij表示运控任务ri是否于星上事件可执行时机oeoij执行一次；oeoij表示任务ri的第j个星上事件可执行时机；zi表示在运控任务ri∈RO执行后，卫星是否对星载固存进行擦除；ri表示任意第i个卫星任务。4.根据权利要求3所述的卫星任务调度方法，其特征在于，所述根据所述卫星任务集合及所述卫星任务调度问题的决策变量建立卫星任务调度模型，具体包括：根据所述卫星任务集合建立综合收益值最大化模型：其中R*＝R*O∪R*T，R*O为运控任务集合RO中被执行的任务集合，R*T为测控任务集合RT中被执行的任务集合；pi表示任务ri的优先级；根据所述卫星任务调度问题的决策变量建立任务执行唯一性约束：其中DEOi表示任务ri的星地事件可执行时机集；OEOi表示任务ri的星上事件可执行时机集；根据所述卫星任务调度问题的决策变量建立任务时序约束：其中ui表示任务ri的前序任务；bO,i表示任务ri星上事件的开始时刻；bD,i表示任务ri星地事件的开始时刻；根据所述卫星任务调度问题的决策变量建立卫星转换时间约束：其中ri表示第i个卫星任务，ri'表示第i'个卫星任务；eO,i表示任务ri星上事件的结束时刻；eD,i表示任务ri星地事件的结束时刻；bO,i’表示任务ri’星上事件的开始时刻；bD,i’表示任务ri’星地事件的开始时刻；eO,i’表示任务ri’星上事件的结束时刻；eD,i’表示任务ri’星地事件的结束时刻；ΔO(ri,ri')表示由任务ri和ri'产生的卫星星上事件转换时间；ΔO(ri',ri)表示由任务ri'和ri产生的卫星星上事件转换时间；s(ri)表示执行任务ri的卫星；s(ri’)表示执行任务ri’的卫星；ΔD(ri,ri')表示由任务ri和ri'产生的卫星星地事件转换时间；ΔD(ri’,ri)表示由任务ri’和ri产生的卫星星地事件转换时间；ΔM表示由任务ri和ri'产生的卫星工作模式转换时间；根据所述卫星任务调度问题的决策变量建立测站转换时间约束：其中ΔA(ri,ri')表示由任务ri和ri'产生的测站转换时间；a(ri)表示执行任务ri测站；a(ri’)表示执行任务ri’的测站；根据所述卫星任务调度问题的决策变量建立星载电量约束：其中Q表示卫星的星载电池阈值；qi表示任务ri的耗电量；o(ri)表示执行任务ri的轨道；Oij表示卫星sj中可以执行任务ri的轨道集合；ok代表第k条卫星轨道；根据所述卫星任务调度问题的决策变量建立星载固存约束：其中M表示卫星的星载固存阈值；mi任务ri所需的数储量；tk(sj)表示由决策变量zi决定的卫星sj第k个固存擦除时刻；tk+1(sj)表示由决策变量zi决定的卫星sj第k+1个固存擦除时刻；S表示卫星集合。5.根据权利要求4所述的卫星任务调度方法，其特征在于，所述采用多策略协同求解所述卫星任务调度模型，获得卫星任务调度解，具体包括：采用所述启发式构造策略求解所述卫星任务调度模型，获得初始调度解；采用所述智能优化策略优化所述初始调度解，生成优化调度解；采用所述针对性改进策略将所述优化调度解中的卫星非实传模式概率性地调整为实传模式，获得卫星任务调度解。6.一种卫星任务调度系统，其特征在于，所述系统包括：卫星任务获取模块，用于获取卫星任务集合；决策变量确定模块，用于根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢立宁，杜永浩，王凌，任腾，王忠伟，庞燕，魏占国，周盛超，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43