一种基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法，包括：1)初始化空间信息网络的基本参数；2)建立空间信息网络的时间扩展图；3)各卫星系统将0

【技术实现步骤摘要】
一种基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法


[0001]本专利技术属于空间信息
，涉及一种基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法。

技术介绍

[0002]对地观测卫星是空间网络的重要组成部分。由于其观测范围广、不受复杂地理环境限制等优点，对地观测卫星在气象、水文以及环境监测、国家安全等方面发挥的作用日益明显，受到各个国家越来越多的关注和重视。随着观测卫星载荷幅宽与分辨率的增长，其获取地面信息的能力不断增强。然而，对地观测卫星大多为低轨卫星，其与地面站的可见窗口十分有限，从而为海量观测数据的及时回传带来了极大的挑战。面对这一问题，由位于地球同卫星轨道的数据中继卫星协助观测数据中继回传成为了空间网络完成对地观测任务的重要方式之一。因此，空间网络中中继卫星系统与对地观测卫星系统资源协同调度问题受到了越来越多的关注。
[0003]尽管对地观测卫星系统与中继卫星系统中的资源调度问题目前已经得到充分的研究，但是关于二者资源协同调度的工作十分有限。例如，Zhu等人在文献A two
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phase genetic an本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)初始化空间信息网络的基本参数；2)建立空间信息网络的时间扩展图；3)各对地观测卫星系统建立待优化本地变量，将0
‑
1变量松弛为连续变量，并以此建立任务规划问题优化模型P；4)各卫星系统初始化迭代参量，令迭代次数t＝0，对偶变量λ
t
＝0；5)各对地观测卫星系统求解所述任务规划问题优化模型P，得最优解并将协作松弛变量本地副本y
C
发送给中继卫星系统；6)中继卫星系统更新对偶变量λ
t+1
；7)令t+1作为新的迭代次数t；8)当||λ
t+1
‑
λ
t
||2>ε，则跳转至步骤5)，否则，则转至步骤9)，其中，ε为正常数；9)中继卫星系统还原协作松弛变量y
C
，得到(y
C
)
*
，并向各对地观测卫星系统发送与(y
C
)
*
相关的数据；10)各对地观测卫星系统n还原本地松弛变量及(z
n
)
*
，得松弛变量的最优解；11)各对地观测卫星系统根据松弛变量的最优解完成最优任务规划与资源调度。2.根据权利要求1所述的基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法，其特征在于，步骤1)中的空间信息网络包括一个中继卫星系统及多个对地观测卫星系统，所述空间信息网络的基本参数包括空间信息网络中的中继卫星集合R、对地观测卫星系统集合对地观测卫星集合S＝U
1≤n≤N
S
n
、地面站集合G＝U
1≤n≤N
G
n
及任务集合OM＝U
1≤n≤N
OM
n
，其中，第n个对地观测卫星系统中对地观测卫星集合S
n
＝{s
n,1
,s
n,2
,
…
,s
n,i
,
…
}，第n个对地观测卫星系统中地面站集合G
n
＝{g
n,1
,g
n,2
,
…
,g
n,i
,
…
}，规划周期内第n个观测卫星系统任务需求集合OM
n
＝{om
n,1
,om
n,2
,
…
,om
n,i
,
…
}。3.根据权利要求1所述的基于对偶分解的空间网络观测任务分布式规划方法，其特征在于，步骤2)中的空间信息网络的时间扩展图表示为G
K
(V,A)，其中，V＝V
O
∪V
V
为时间扩展图中顶点集合，V
O
及V
V
分别为普通顶点集合及虚拟顶点集合，普通顶点表示空间信息网络中观测卫星、地面站和中继卫星在各时隙的副本，虚拟顶点表示中继卫星、地面站接受任务的虚拟汇；普通顶点集合V
O
＝V
ob
∪V
s
∪V
r
∪V
g
，其中，V
ob
、V
s
、V
r
及V
g
分别代表所有观测目标、观测卫星、中继卫星及地面站在每个时间间隔中副本的顶点集合，时间扩展图中的弧集合A＝A
L
∪A
S
∪A
O
∪A
V
，A
L
、A
S
、A
O
及A
V
分别表示链路弧、存储弧、观测弧及虚拟弧集合，A
L
表示各个时隙存在的链路，A
L
＝A
RL
∪A
GL
，其中，A

【专利技术属性】
技术研发人员：刘润滋，丁旭，张文柱，吴伟华，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：