一种多惯导系统的轮转调度方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开一种多惯导系统的轮转调度方法、系统、设备及介质，涉及运筹优化领域，该方法包括：获取惯导系统的健康状态评估指标监测值；根据健康状态评估指标监测值确定健康状态效用值；根据健康状态评估指标监测值确定健康状态评估指标预测值；根据健康状态评估指标预测值确定值班持续时长；确定飞行器集合和惯导系统集合；根据飞行器集合和惯导系统集合构建初次值班调度优化模型；对初次值班调度优化模型进行求解，得到最优分配矩阵；采用多班次轮转调度策略，根据最优分配矩阵对飞行器集合和惯导系统集合进行轮转调度。本发明专利技术能够综合考虑惯导系统的健康状态、退化趋势以及飞行值班任务的可靠性、长期性要求，实现对多惯导系统的轮转调度。的轮转调度。的轮转调度。

【技术实现步骤摘要】
一种多惯导系统的轮转调度方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及运筹优化领域，特别是涉及一种多惯导系统的轮转调度方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着航空航天技术的迅猛发展，世界各国加快了对航空领域、空间技术等领域的探索与开发，各类航空飞行器、临近空间飞行器、运载火箭和航天器等大量开发并投入使用，在应急抢险救灾、资源勘查、空间环境监测等国民经济发展和军事斗争关键技术突破方面发挥了重要作用。
[0003]在各类飞行器投入使用过程中，为了实时准确实现飞行器的导航定位，惯性导航系统（以下简称惯导系统）在飞行器准确定位、精确制导任务中发挥着不可替代的作用。尽管近年来随着北斗、GPS等全球卫星导航系统的广泛应用，为飞行器提供了高精度的导航定位及姿态测量信息，但受制于卫星的轨道运行特性，导航信号很容易受到干扰和欺骗，造成其提供的导航定位信息存在一定的误差和不可信性。此外，卫星在轨故障情况下，也会导致导航信号的覆盖范围无法满足部分区域精准导航的任务需求。
[0004]惯导系统作为一种航空飞行器、运载火箭、导弹、卫星等各类飞行器的关键导航单机，主要由陀螺仪和加速度计等关键部件组成。主要承担飞行器飞行过程中通过实时测量为其提供精确的位置、速度和姿态等信息，具有不易被干扰、可靠性好、导航精度高等优点。因此，惯导系统在重要飞行器执行任务过程中得到了大量广泛的应用。
[0005]惯导系统作为一类高精度测量单机，在飞行器不执行任务期间，一般会在特殊条件下进行单独贮存，以确保其性能状态不会发生较大退化。当需要执行飞行任务时，根据任务需要，通过对多个惯导系统进行测量与校准后，再选择合适的惯导系统安装于飞行器执行任务。特别在各类应急抢险、抗震救灾、军事行动等重大任务期间，可能需要在短时间内发射多个飞行器（大型无人机、运载火箭、导弹、卫星等）以执行应急增强飞行任务。此时，如何从贮存的多套惯导系统中选取一系列最优的部件，并将其按照不同任务优先级安装于相应飞行器，以确保应急增强飞行任务的安全可靠执行，是一个值得研究关注的问题。此外，考虑到部分应急增强任务可能持续的任务周期较长，需要飞行器长期临空（或在轨）值班。而惯导系统在长期加电期间，陀螺仪和加速度计等受器件设计工艺和复杂环境等影响，其健康状态难免会发生退化，导致系统产生导航误差，且该误差会随时间推移而不断积累，影响长期飞行值班任务的顺利执行，严重者可能会危及飞行安全。因此，当某些已用于执行飞行值班任务的惯导系统状态退化到一定程度后，如何从备份的惯导系统中快速选出合适的部件进行轮转值班，以确保值班飞行器数量始终满足任务要求，也是需要研究解决的另一难题。
[0006]虽然学者们已经对部件调度和资源分配问题进行了广泛研究和探索。但现有研究中，在对资源进行调度、分配过程中，都是假设所调配资源性能状态是完好的，并未将所调配资源的性能状态纳入调度优化的约束范畴，也并未考虑调配资源健康状态的退化趋势，
导致所制定的资源调度结果可能因部件性能退化而不再满足任务需求，影响任务的顺利完成。因此，在多惯导系统轮转调度的任务背景下，提出一种既考虑惯导系统健康状态及其退化趋势，又能够满足飞行值班任务可靠性、长期性要求的多惯导系统轮转调度优化方法，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种多惯导系统的轮转调度方法、系统、设备及介质，以综合考虑惯导系统的健康状态、退化趋势以及飞行值班任务的可靠性、长期性要求，实现对多惯导系统的轮转调度。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种多惯导系统的轮转调度方法，所述轮转调度方法包括：
[0010]获取惯导系统的健康状态评估指标监测值；
[0011]根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态效用值；
[0012]根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态评估指标预测值；
[0013]根据所述健康状态评估指标预测值确定惯导系统的值班持续时长；
[0014]确定飞行器集合和惯导系统集合；所述惯导系统集合中包括若干套惯导系统，且每套惯导系统均设有一个对应的二元组信息；所述二元组信息由对应的惯导系统的健康状态效用值和值班持续时长构成；所述飞行器集合中包括若干个飞行器，且每个飞行器均设有一个状态信息；当飞行器上装配有惯导系统时，所述状态信息为值班状态，当飞行器上未装配惯导系统时，所述状态信息为空闲状态；
[0015]根据所述飞行器集合和所述惯导系统集合构建初次值班调度优化模型；
[0016]对所述初次值班调度优化模型进行求解，得到所述飞行器集合和所述惯导系统集合的最优分配矩阵；
[0017]采用多班次轮转调度策略，根据所述最优分配矩阵对所述飞行器集合和所述惯导系统集合进行轮转调度。
[0018]一种多惯导系统的轮转调度系统，所述轮转调度系统包括：
[0019]指标监测模块，用于获取惯导系统的健康状态评估指标监测值；
[0020]健康状态效用值确定模块，用于根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态效用值；
[0021]指标预测模块，用于根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态评估指标预测值；
[0022]值班持续时长确定模块，用于根据所述健康状态评估指标预测值确定惯导系统的值班持续时长；
[0023]值班任务集合确定模块，用于确定飞行器集合和惯导系统集合；所述惯导系统集合中包括若干套惯导系统，且每套惯导系统均设有一个对应的二元组信息；所述二元组信息由对应的惯导系统的健康状态效用值和值班持续时长构成；所述飞行器集合中包括若干个飞行器，且每个飞行器均设有一个状态信息；当飞行器上装配有惯导系统时，所述状态信息为值班状态，当飞行器上未装配惯导系统时，所述状态信息为空闲状态；
[0024]模型构建模块，用于根据所述飞行器集合和所述惯导系统集合构建初次值班调度
优化模型；
[0025]模型求解模块，用于对所述初次值班调度优化模型进行求解，得到所述飞行器集合和所述惯导系统集合的最优分配矩阵；
[0026]轮转调度模块，用于采用多班次轮转调度策略，根据所述最优分配矩阵对所述飞行器集合和所述惯导系统集合进行轮转调度。
[0027]一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的多惯导系统的轮转调度方法。
[0028]一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的多惯导系统的轮转调度方法。
[0029]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0030]本专利技术提供的多惯导系统的轮转调度方法，首先获取惯导系统的健康状态评估指标监测值，并根据健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态效用值，其次根据健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态评估指标预测值，并根据健本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多惯导系统的轮转调度方法，其特征在于，所述轮转调度方法包括：获取惯导系统的健康状态评估指标监测值；根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态效用值；根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态评估指标预测值；根据所述健康状态评估指标预测值确定惯导系统的值班持续时长；确定飞行器集合和惯导系统集合；所述惯导系统集合中包括若干套惯导系统，且每套惯导系统均设有一个对应的二元组信息；所述二元组信息由对应的惯导系统的健康状态效用值和值班持续时长构成；所述飞行器集合中包括若干个飞行器，且每个飞行器均设有一个状态信息；当飞行器上装配有惯导系统时，所述状态信息为值班状态，当飞行器上未装配惯导系统时，所述状态信息为空闲状态；根据所述飞行器集合和所述惯导系统集合构建初次值班调度优化模型；对所述初次值班调度优化模型进行求解，得到所述飞行器集合和所述惯导系统集合的最优分配矩阵；采用多班次轮转调度策略，根据所述最优分配矩阵对所述飞行器集合和所述惯导系统集合进行轮转调度。2.根据权利要求1所述的多惯导系统的轮转调度方法，其特征在于，根据所述飞行器集合和所述惯导系统集合构建初次值班调度优化模型，具体包括：根据所述健康状态效用值确定效用余量指标；根据所述值班持续时长确定时间余量指标；根据所述效用余量指标和所述时间余量指标确定综合指标值；以承担值班任务的惯导系统的综合指标值的和最大为目标，构建目标函数；确定约束条件；所述约束条件包括：唯一性约束、优先级约束和可用性约束；根据所述目标函数和所述约束条件构建初次值班调度优化模型。3.根据权利要求1所述的多惯导系统的轮转调度方法，其特征在于，采用多班次轮转调度策略，根据所述最优分配矩阵对所述飞行器集合和所述惯导系统集合进行轮转调度，具体包括：根据所述最优分配矩阵对承担第一班次值班任务的惯导系统和飞行器进行分配，作为值班惯导系统和对应的值班飞行器，并将剩余惯导系统按照综合指标值由大到小进行排序，组成备份惯导系统序列；所述综合指标值是根据所述健康状态效用值和所述值班持续时长确定的；统计各所述值班惯导系统的单次值班时长；当任意一套值班惯导系统的单次值班时长达到对应的值班持续时长与设定的转换时长的差值时，将第一套备份惯导系统从所述备份惯导系统序列中移出，并装配至一个备份飞行器上进入值班状态；当所述值班惯导系统的单次值班时长达到对应的值班持续时长时，将所述值班惯导系统与对应的值班飞行器撤出值班状态；对撤出值班状态的惯导系统进行维修或配件更换，重新确定维修后的惯导系统的健康状态效用值和值班持续时长，并判断维修后的惯导系统是否满足值班状态要求；若维修后的惯导系统满足值班状态要求，则将维修后的惯导系统加入所述备份惯导系
统序列的末尾，并返回“统计各所述值班惯导系统的单次值班时长”的步骤，直到完成任务周期内所有时段的值班任务；若所述维修后惯导系统不满足值班状态要求，则直接返回“统计各所述值班惯导系统的单次值班时长”的步骤，直到完成任务周期内所有时段的值班任务。4.根据权利要求1所述的多惯导系统的轮转调度方法，其特征在于，根据所述健康状态评估指标监测值确定惯导系统的健康状态效用值，具体包括：对所述健康状态评估指标监测值进行量化处理，得到第一健康状态量化指标；对所述第一健康状态量化指标进行置信分布转化，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志杰，张朋，胡昌华，冯志超，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：