一种基于场景描述的航天器多用户协同任务规划系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于场景描述的航天器多用户协同任务规划系统，属于航天器任务规划技术领域。本发明专利技术通过场景的概念实现，不仅能够完全契合航天器任务规划中的层级划分，还能解决航天器任务规划中模型跨层级复用的问题，去除冗余的建模工作，让用户将把更多的精力投入到规划业务中。本发明专利技术基于B/S的系统架构架构设计，也解决了OpenSPIFe单一用户规划问题，多用户之间能够快速建模有效协同规划，大大提高了工作效率。了工作效率。了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于场景描述的航天器多用户协同任务规划系统


[0001]本专利技术属于航天器任务规划
，具体涉及一种基于场景描述的航天器多用户协同任务规划系统。

技术介绍

[0002]航天器任务规划是将航天器任务、物资资源、载荷设备、航天器和人系统映射到统一的数学空间，运用数据工具和现代计算机技术，在航天器环境约束和资源约束下，按照任务目的对航天器任务的安排进行筹划，使各种任务资源以统一的计划，有序、协调行动的一门综合学科。
[0003]OpenSPIFe(全称Open Scheduling and Planning Interface Exploration，缩写为OpenSPIFe)是一款任务规划调度系统。OpenSPIFe是由NASA(美国国家航空航天局)所开源的综合规划和调度工具包。它经过专家们数百小时的测试和观察，并且在NASA内部中已经被应用于勇气号和机遇号的火星探测任务，凤凰号火星着陆器任务和好奇号火星科学实验任务。同时还被应用于国际空间站(ISS)的飞行前规划和实时分析。
[0004]OpenSPIFe任务规划调度系统可以分为字典模型和规划界面两大核心功能。
[0005]1.字典建模分为活动和资源两种模型，并很好的支持模型的属性和动态类扩展。活动和资源是对现实世界的抽象类型，作为后期任务规划阶段的输入，进入规划中。
[0006]a)活动模型主要是高频活动的模型抽象，在规划中可以通过活动模型快速创建一个活动实例。活动模型包括影响对象、约束对象和属性对象。
[0007]i.影响对象是事件对于资源的影响，对于不同类型的资源对象会有不同的影响对象，影响对象主要在活动的开始和结束的一个相对时间点各对资源的值产生一个增量或赋值的影响；
[0008]ii.约束对象是活动开始时或发生的自始至终对某个值或资源状态的约束；
[0009]iii.属性对象是活动的一个自定义变量，也可以使用自定义变量替代活动中的某些值，例如活动的持续时间。
[0010]b)资源模型共分为四类，包括数值类型建模、状态类型建模、独占类型建模和共享类型建模。
[0011]i.数值类型资源可以量化，主要包含数值上限和数值下线两个参数；
[0012]ii.状态类型资源需要制定一个枚举数组作为可能存在的状态；
[0013]iii.独占类型资源和共享类型资源可以作为数值类型资源的特例，主要包含一个布尔数值参数。
[0014]2.规划界面中，左边为字典活动，中上为规划界面，中下为规划建议，右侧为表格编辑器。
[0015]a)“字典活动”是活动模型的抽象画，资源模型和活动模型都在该部分展示
[0016]b)“规划界面”提供传统的基于时间的计划表示。界面上的每个条形都代表活动，活动的宽度根据计划时间的长短做出相应的变化。
[0017]c)“规划建议”会显示系统约束和资源冲突的原因和消解冲突的建议，每一次改变活动的位置都会自动检测冲突信息，用户可根据需要选择自动消解或手动消解冲突。
[0018]d)“规划编辑”对于现实大量活动的时候非常有用，可以配置活动信息，包括基本的开始时间和持续时间以及资源需求和每个活动资源消耗预测的详细信息。
[0019]规划可以理解为将一段时间内所要发生的活动和资源通过一定的规则按照执行的时间顺序进行编排。该系统通过活动对要编排的任务进行抽象，将任务的属性和动作抽象为统一的模型。读取模型数据在“规划界面”中展示，通过移动图形化模型和修改“规划编辑”中模型的属性，消解“规划建议”中的冲突，形成一个时间上合理且无冲突的规划方案。
[0020]21世纪以来，我国航天事业步入快速发展时期，当前航天器平台与载荷能力也经历了深刻变革，航天器任务的复杂程度和规模量级都有着显著的提升。
[0021]OpenSPIFe的工作方式为单人工作模式，只能有一个用户在线编辑模型，效率低下；数据模型简单，不能够全面的表达模型的特征和属性；系统不具备版本控制，模型数据和规划结果不能够复用，增加用户工作量且效率低下；规划界面交互性差，表现形式不够丰富且不美观。不具备应对复杂和大型规模的航天任务规划能力。

技术实现思路

[0022](一)要解决的技术问题
[0023]本专利技术要解决的技术问题是：如何实现航天器任务规划中的层级划分，并解决航天器任务规划中模型跨层级复用的问题。
[0024](二)技术方案
[0025]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于场景描述的航天器多用户协同任务规划系统，包括场景创建模块、需求采集模块、协同任务规划模块；
[0026]所述场景创建模块用于执行创建场景阶段的动作，其中划定规划时间边界，为规划提供数据参数和初始条件，场景创建完毕后，将包含约束、资源类型和资源供应量的场景下发给各用户进行需求采集；所述资源供应量是任务规划事件所能够消耗的资源最大总量；所述约束包含任务规划事件的逻辑约束和资源约束，逻辑约束表示事件可以互斥、并行或同时执行，资源约束受限于航天器运载能力和有限的航天员工作时长；
[0027]所述需求采集模块用于执行需求采集阶段的动作，其中通过场景获取任务信息，同时根据场景中提供的约束和资源类型，提报任务规划事件的需求数据：首先，创建任务事件名称，选择事件的规划阶段、选择特征点配置事件的规划时间、填写事件的持续时长；然后，配置事件执行过程中所需要的资源消耗；其次，判断选择事件是否为航天员例行工作，如果是，则配置所需要的航天员人时消耗数据，否则，无需额外处理；最后，配置事件的逻辑约束，包括与其他事件的与、或、互斥、不同时，这些逻辑约束；所述特征点为任务规划事件提供相对时间参考点；
[0028]所述协同任务规划模块用于执行任务规划阶段的动作，其中读取需求采集模块提报的数据，对数据进行校验，分析场景数据是否正确；在检验通过后，协同任务规划模块开始组装数据，根据场景ID获取场景中当前所有事件，通过读取事件等级、事件持续时长和逻辑关系决定事件在协同任务规划模块展示的颜色、长度和形式。
[0029]优选地，所述协同任务规划模块还用于执行如下动作：多个从服务在登录后，通过
心跳机制，使从服务每秒向主服务发送一个请求，主服务接收到请求后给出应答，与主服务器保持长连接，在主服务器主动推送的支持下，保证主服务器与从服务能够实现双向通信；当任意从服务进行了规划或者编辑操作时，将修改的数据增量钝化到缓存的RDB文件中，将变动的增量文件通过长连接发送到主服务器的缓存中，并修改主服务的RDB文件，使主服务器接收数据，将数据处理并转发给其他参与该场景协同规划的从服务，并标记本次变更涉及到的数据为只读，只能由变更发起方才能修改，只读标记的颗粒度为事件、物资等场景内的对象；当变更发起方保存了己方的修改时，使变更发起方将保存数据的请求发送到主服务器，主服务器通过长连接通知其他从服务，解除对修改数据的只读限制，其它从服务可继续编排该数据。
[0030]优选地，所述需求采集模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于场景描述的航天器多用户协同任务规划系统，其特征在于，包括场景创建模块、需求采集模块、协同任务规划模块；所述场景创建模块用于执行创建场景阶段的动作，其中划定规划时间边界，为规划提供数据参数和初始条件，场景创建完毕后，将包含约束、资源类型和资源供应量的场景下发给各用户进行需求采集；所述资源供应量是任务规划事件所能够消耗的资源最大总量；所述约束包含任务规划事件的逻辑约束和资源约束，逻辑约束表示事件可以互斥、并行或同时执行，资源约束受限于航天器运载能力和有限的航天员工作时长；所述需求采集模块用于执行需求采集阶段的动作，其中通过场景获取任务信息，同时根据场景中提供的约束和资源类型，提报任务规划事件的需求数据：首先，创建任务事件名称，选择事件的规划阶段、选择特征点配置事件的规划时间、填写事件的持续时长；然后，配置事件执行过程中所需要的资源消耗；其次，判断选择事件是否为航天员例行工作，如果是，则配置所需要的航天员人时消耗数据，否则，无需额外处理；最后，配置事件的逻辑约束，包括与其他事件的与、或、互斥、不同时，这些逻辑约束；所述特征点为任务规划事件提供相对时间参考点；所述协同任务规划模块用于执行任务规划阶段的动作，其中读取需求采集模块提报的数据，对数据进行校验，分析场景数据是否正确；在检验通过后，协同任务规划模块开始组装数据，根据场景ID获取场景中当前所有事件，通过读取事件等级、事件持续时长和逻辑关系决定事件在协同任务规划模块展示的颜色、长度和形式。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协同任务规划模块还用于执行如下动作：多个从服务在登录后，通过心跳机制，使从服务每秒向主服务发送一个请求，主服务接收到请求后给出应答，与主服务器保持长连接，在主服务器主动推送的支持下，保证主服务器与从服务能够实现双向通信；当任意从服务进行了规划或者编辑操作时，将修改的数据增量钝化到缓存的RDB文件中，将变动的增量文件通过长连接发送到主服务器的缓存中，并修改主服务的RDB文件，使主服务器接收数据，将数据处理并转发给其他参与该场景协同规划的从服务，并标记本次变更涉及到的数据为只读，只能由变更发起方才能修改，只读标记的颗粒度为事件、物资等...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀，刘欢，赵琛，那华彬，李伟，鲍兴慧，崔雅，耿同，
申请(专利权)人：航天科工智能运筹与信息安全研究院武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：