空间在轨服务任务调度方法、装置和计算机设备制造方法及图纸

本申请涉及一种空间在轨服务任务调度方法、装置和计算机设备。所述方法包括：构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至初始任务序列和初始时间序列中；获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新初始任务序列和初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；根据任务序列和时间序列，进行空间在轨服务任务调度。采用本方法能够提高任务调度的效率。

【技术实现步骤摘要】
空间在轨服务任务调度方法、装置和计算机设备
本申请涉及空间在轨服务
，特别是涉及一种空间在轨服务任务调度方法、装置和计算机设备。
技术介绍
空间在轨服务是指在太空中以有人、无人或二者协同的方式，对目标航天器实施在轨维护、升级、装配等任务，包括航天器部件的修理和更换、消费品和消耗品的补给(如在轨推进剂加注)、太空在轨组装等。空间在轨服务对于延长在轨航天器寿命、拓展在轨航天器功能、提升在轨航天器性能具有重要意义，已经成为航天技术发展的重要方向之一。当存在多个服务航天器和多个目标航天器时，对空间在轨服务任务进行调度安排，即确定各个服务航天器以什么样的先后顺序、分别耗费多长时间、为哪些目标航天器提供在轨服务，是降低任务成本、提高任务效率的基本保证，涉及任务指派、执行顺序和时间分配三个方面。在轨服务任务调度最终要生成各个服务航天器的任务序列和相应的时间序列，前者明确了在轨服务以什么样的顺序对哪些目标航天器实施在轨服务，后者体现了为相应目标航天器进行在轨服务消耗的时间。为了获得较好的在轨服务任务调度方案，考虑任务时间、服务航天器机动能力等优化目标，构建一个多目标整数规划模型，运用进化算法进行求解。对于在轨服务任务调度模型建立，现有方法通常以总的目标优先级最高、任务时间和能量消耗最少、各个服务航天器的能量消耗均衡等为目标函数，以所有服务航天器的任务序列和时间序列为决策变量，综合考虑任务时间、轨道机动能力等优化目标，构建在轨服务任务调度的多目标优化模型。这类模型可以通过一次求解获得各个服务航天器的任务序列和时间序列，但涉及的决策变量数量众多，且将任务指派、执行顺序和时间分配三个层次的问题交织耦合在一起建模，使得模型整体复杂度增大。对于在轨服务任务调度模型求解，由于模型复杂程度高，现有技术通常采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法进行求解。然而，智能优化算法一般需要在给定初始解的基础上，通过不断搜索、更新逐渐获得问题较好的解，但搜索、更新时间一般较长，导致在轨服务任务调度方案的生成效率不高。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决在轨服务任务调度方案生成效率不高问题的空间在轨服务任务调度方法、装置、计算机设备和存储介质。一种空间在轨服务任务调度方法，所述方法包括：构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中；所述综合指标是根据目标航天器的优先级以及任务指派组合的任务成本指标确定的；获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据所述优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新所述初始任务序列和所述初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；根据所述任务序列和所述时间序列，进行空间在轨服务任务调度。在其中一个实施例中，还包括：获取服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标为：其中，表示综合指标，sp表示服务航天器，rq表示目标航天器，表示目标航天器的优先级，ωP和ωH表示权重系数，表示任务成本指标；以所述综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中。在其中一个实施例中，还包括：确定任务成本指标为：其中，ωΔT和ωΔV表示权重系数，ΔT表示服务航天器sp通过轨道转移接近目标航天器rq所消耗的时间，|ΔV|2表示总能量消耗，ΔV表示速度增量。在其中一个实施例中，还包括：根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合，构建综合指标矩阵；所述综合指标矩阵中的元素为所述综合指标；多次遍历所述综合指标矩阵，得到所述综合指标矩阵中元素取值最小的元素，确定对应的任务指派组合，并将任务指派组合在所述综合指标矩阵对应的行和列设置为无穷大，并将所述任务指派组合中空闲的服务航天器分配至目标航天器进行服务；以此将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中。在其中一个实施例中，还包括：根据预先设置的时间约束和预先设置的能量约束，确定所述任务序列和时间序列是否满足所述时间约束和所述能量约束；若否，则对权重系数进行调整或者删除所述任务序列中的元素数量。一种空间在轨服务任务调度装置，所述装置包括：初始序列构建模块，用于构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；初始指派模块，用于根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中；所述综合指标是根据目标航天器的优先级以及任务指派组合的任务成本指标确定的；更新模块，用于获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据所述优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的当前任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新所述初始任务序列和所述初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；调度模块，用于根据所述任务序列和所述时间序列，进行空间在轨服务任务调度。一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中；所述综合指标是根据目标航天器的优先级以及任务指派组合的任务成本指标确定的；获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据所述优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的当前任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新所述初始任务序列和所述初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；根据所述任务序列和所述时间序列，进行空间在轨服务任务调度。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中；所述综合指标是根据目标航天器的优先级以及任务指派组合的任务成本指标确定的；获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据所述优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的当前任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新所述初始任务序列和所述初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；根据所述任务序列和所述时间序列，进行空间在轨服务任务调度。上述空间在轨服务任务调度方法、装置、计算机设备和存储介质，通过构建初始任务序列和初始时间序列，在进行任务调度时，以服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间在轨服务任务调度方法，其特征在于，所述方法包括：/n构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；/n根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中；所述综合指标是根据目标航天器的优先级以及任务指派组合的任务成本指标确定的；/n获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据所述优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新所述初始任务序列和所述初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；/n根据所述任务序列和所述时间序列，进行空间在轨服务任务调度。/n

【技术特征摘要】
1.一种空间在轨服务任务调度方法，其特征在于，所述方法包括：
构建服务航天器对应的初始任务序列和初始时间序列；
根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中；所述综合指标是根据目标航天器的优先级以及任务指派组合的任务成本指标确定的；
获取当前时刻空闲的服务航天器数量和待服务的目标航天器数量，根据所述优化目标，确定当前时刻空闲的服务航天器和待服务的目标航天器的任务指派组合，根据当前任务指派组合，更新所述初始任务序列和所述初始时间序列，得到服务航天器的任务序列和时间序列；
根据所述任务序列和所述时间序列，进行空间在轨服务任务调度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中，包括：
获取服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标为：



其中，sp表示第p个服务航天器，rq表示第q个目标航天器，ωP和ωH表示权重系数，表示综合指标，表示目标航天器的优先级，表示任务成本指标；
以所述综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定任务成本指标为：



其中，ωΔT和ωΔV表示权重系数，ΔT表示服务航天器sp通过轨道转移接近目标航天器rq所消耗的时间，|ΔV|2表示总能量消耗，ΔV表示速度增量。


4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合对应的综合指标最小为优化目标，将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中，包括：
根据服务航天器和目标航天器的任务指派组合，构建综合指标矩阵；所述综合指标矩阵中的元素为所述综合指标；
多次遍历所述综合指标矩阵，得到所述综合指标矩阵中元素取值最小的元素，确定对应的任务指派组合，并将任务指派组合在所述综合指标矩阵对应的行和列设置为无穷大，并将所述任务指派组合中空闲的服务航天器分配至目标航天器进行服务；以此将目标航天器指派至所述初始任务序列和所述初始时间序列中。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡伟伟，杨乐平，龙洗，朱彦伟，黄涣，
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