一种基于能力模型的航天器任务推演方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于能力模型的航天器任务推演方法和系统，该方法包括：进行态势评估，得到态势判定结果和基本能力指标集合；以n个1级期望态势为目标进行1级任务序列规划，并进行基于能力模型的多目标优化求解，得到1级基本能力指标集合；将各1级期望态势作为初始态势，各1级基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合，重复任务序列规划和多目标优化求解的步骤，得到2级基本能力指标集合，依次类推，得到K级基本能力指标集合；选择最优态势发展支链，生成基于能力模型的任务推演结果。本发明专利技术解决了航天器实现对自身能力的快速评估、任务级指令的快速响应以及能力资源的快速分配问题，增强了对动态不确定场景的自主应变能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能力模型的航天器任务推演方法和系统


[0001]本专利技术属于航天器控制
，尤其涉及一种基于能力模型的航天器任务推演方法和系统。

技术介绍

[0002]传统航天器面向确定任务设计，面对复杂、动态、不确定环境的场景难以做出自主应变。未来航天器将面向动态不确定场景设计，控制系统由传统姿态轨道指令驱动转变为任务能力驱动。传统控制系统转变为包含场景、感知、决策、控制的广义控制系统。
[0003]面对任务级要求的控制需求，传统的指令控制方式已经逐渐无法满足。航天器能力模型是可直接衡量的、可反向设计的建模方法，能够对航天器的任务完成性能进行属性表征，亟需开展基于能力模型的航天器任务推演方法，以增强对动态不确定场景的自主应变能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题：面向航天器面向不确定场景下的感知 (Observation)
‑
演化(Evolution)
‑
决策(Decision)
‑
执行(Action)闭环过程 (简称OEDA)，针对演化环节中的任务推演需求，克服现有技术的不足，提供一种基于能力模型的航天器任务推演方法，解决了航天器实现对自身能力的快速评估、任务级指令的快速响应以及能力资源的快速分配问题，增强了对动态不确定场景的自主应变能力。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于能力模型的航天器任务推演方法，包括：
[0006]步骤1，根据获取的空间环境信息，进行态势评估，得到态势判定结果和态势判定结果对应的基本能力指标集合；
[0007]步骤2，将态势判定结果作为初始态势，以n个1级期望态势为目标，规划得到各1级期望态势对应的1级任务序列；
[0008]步骤3，将态势判定结果对应的基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合，针对每一个1级任务序列进行基于能力模型的多目标优化求解，得到各 1级期望态势对应的1级基本能力指标集合；
[0009]步骤4，将各1级期望态势作为初始态势，各1级基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合，以m个2级期望态势为目标，重复步骤2和步骤3，得到各2级期望态势对应的2级基本能力指标集合；依次类推，得到各K级期望态势对应的K级基本能力指标集合；
[0010]步骤5，选择最优态势发展支链，并根据得到的态势判定结果对应的基本能力指标集合和各1～K级期望态势对应的1～K级基本能力指标集合，得到基于能力模型的任务推演结果。
[0011]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，根据获取的空间环境信息，进行态势评估，得到态势判定结果和态势判定结果对应的基本能力指标集合，包括：
[0012]对获取的空间环境信息进行融合处理，得到空间态势状态集；
[0013]对空间态势状态集进行场景认知判断，得到态势判定结果；
[0014]根据得到的态势判定结果进行能力评估，得到态势判定结果对应的基本能力指标集合。
[0015]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中于，对获取的空间环境信息进行融合处理，得到空间态势状态集，包括：
[0016]通过航天器感知系统的各敏感器测量得到多维度的空间环境信息；
[0017]对同类信息源的空间环境信息进行选择与合并，对不同类信息源的空间环境信息进行关联与融合，得到空间态势状态集；其中，空间态势状态集为所有态势感知状态的集合，记为Φ1＝{态势感知状态1、态势感知状态2、
···
、态势感知状态N}，各态势感知状态至少包括如下信息：变量名、描述、类型和数值。
[0018]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，对空间态势状态集进行场景认知判断，得到态势判定结果，包括：
[0019]调用态势感知状态数据库；
[0020]将空间态势状态集与所述态势感知状态数据库进行特征分析和匹配计算，判断态势感知状态数据库中是否存在与空间态势状态集相匹配的态势信息；
[0021]若确定态势感知状态数据库中存在与空间态势状态集相匹配的态势信息，则根据态势感知状态数据库中已有的态势信息，生成态势判定结果；
[0022]若确定态势感知状态数据库中不存在与空间态势状态集相匹配的态势信息，则根据态势判定准则对空间态势状态集进行综合判断，得到态势判定结果；并将得到的态势判定结果更新至所述态势感知状态数据库中。
[0023]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，态势判定结果用于指示空间态势状态集描述的所有项目集合，记为Φ2＝{项目1、项目2、
···
、项目M}。
[0024]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，态势判定准则为空间态势状态集的逻辑运算或数学运算结果。
[0025]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，根据得到的态势判定结果进行能力评估，得到态势判定结果对应的基本能力指标集合，包括：
[0026]根据得到的态势判定结果，筛选得到面向当前场景的航天器基本能力指标，构建得到态势判定结果对应的基本能力指标集合；其中，态势判定结果对应的基本能力指标集合为态势判定结果下能够满足所有潜在任务需求的基本能力指标的最大集合，记为Φ3＝{基本能力指标1、基本能力指标2、
···
、基本能力指标 P}。
[0027]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，将态势判定结果对应的基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合，针对每一个1级任务序列进行基于能力模型的多目标优化求解，得到各1级期望态势对应的1级基本能力指标集合，包括：
[0028]将态势判定结果对应的基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合；
[0029]针对每一个1级任务序列面向任务对初始基本能力指标集合进行重组，生成对应的1级任务能力指标集合；
[0030]根据生成的1级任务能力指标集合，构建得到任务能力最优函数；
[0031]根据任务能力最优函数，以初始基本能力指标集合中的项为优化变量进行求解，
得到多个最优和次优的能力要素解；
[0032]根据得到的多个最优和次优的能力要素解，确定各1级期望态势对应的1 级基本能力指标集合。
[0033]在上述基于能力模型的航天器任务推演方法中，针对每一个1级任务序列面向任务对初始基本能力指标集合进行重组，生成对应的1级任务能力指标集合，包括：
[0034]根据航天器的具体任务序列，将初始基本能力指标集合中的项按照确定性指标和概率性指标进行划分，得到确定性基本能力指标和概率性基本能力指标；其中，确定性基本能力指标与任务需求能力的比较结果为1或0，1表示满足， 0表示不满足；概率性基本能力指标与任务需求能力的比较结果为0到1之间的数，表示除当前概率性基本能力指标外其余基本能力指标均满足任务需求能力的条件下子任务成功的概率；
[0035]根据得到的确定性基本能力指标和概率性基本能力指标，确定总任务完成率、任务成功率、总任务生存率和总任务消耗比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，包括：步骤1，根据获取的空间环境信息，进行态势评估，得到态势判定结果和态势判定结果对应的基本能力指标集合；步骤2，将态势判定结果作为初始态势，以n个1级期望态势为目标，规划得到各1级期望态势对应的1级任务序列；步骤3，将态势判定结果对应的基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合，针对每一个1级任务序列进行基于能力模型的多目标优化求解，得到各1级期望态势对应的1级基本能力指标集合；步骤4，将各1级期望态势作为初始态势，各1级基本能力指标集合作为初始基本能力指标集合，以m个2级期望态势为目标，重复步骤2和步骤3，得到各2级期望态势对应的2级基本能力指标集合；依次类推，得到各K级期望态势对应的K级基本能力指标集合；步骤5，选择最优态势发展支链，并根据得到的态势判定结果对应的基本能力指标集合和各1～K级期望态势对应的1～K级基本能力指标集合，得到基于能力模型的任务推演结果。2.根据权利要求1所述的基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，根据获取的空间环境信息，进行态势评估，得到态势判定结果和态势判定结果对应的基本能力指标集合，包括：对获取的空间环境信息进行融合处理，得到空间态势状态集；对空间态势状态集进行场景认知判断，得到态势判定结果；根据得到的态势判定结果进行能力评估，得到态势判定结果对应的基本能力指标集合。3.根据权利要求2所述的基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，对获取的空间环境信息进行融合处理，得到空间态势状态集，包括：通过航天器感知系统的各敏感器测量得到多维度的空间环境信息；对同类信息源的空间环境信息进行选择与合并，对不同类信息源的空间环境信息进行关联与融合，得到空间态势状态集；其中，空间态势状态集为所有态势感知状态的集合，记为Φ1＝{态势感知状态1、态势感知状态2、
···
、态势感知状态N}，各态势感知状态至少包括如下信息：变量名、描述、类型和数值。4.根据权利要求2所述的基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，对空间态势状态集进行场景认知判断，得到态势判定结果，包括：调用态势感知状态数据库；将空间态势状态集与所述态势感知状态数据库进行特征分析和匹配计算，判断态势感知状态数据库中是否存在与空间态势状态集相匹配的态势信息；若确定态势感知状态数据库中存在与空间态势状态集相匹配的态势信息，则根据态势感知状态数据库中已有的态势信息，生成态势判定结果；若确定态势感知状态数据库中不存在与空间态势状态集相匹配的态势信息，则根据态势判定准则对空间态势状态集进行综合判断，得到态势判定结果；并将得到的态势判定结果更新至所述态势感知状态数据库中。5.根据权利要求2所述的基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，态势判定
结果用于指示空间态势状态集描述的所有项目集合，记为Φ2＝{项目1、项目2、
···
、项目M}。6.根据权利要求4所述的基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，态势判定准则为空间态势状态集的逻辑运算或数学运算结果。7.根据权利要求2所述的基于能力模型的航天器任务推演方法，其特征在于，根据得到的态势判定结果进行能力评估，得到态势判定结果对应的基本能力指标集合，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁利，郝仁剑，汤亮，刘昊，黄元，黄煌，严晗，魏春岭，张聪，张海博，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：