本申请提供一种星载分布式星座协同自主任务规划系统及其方法。系统采用的任务规划框架包括：协同规划单元、单星规划单元、任务执行单元。协同规划单元生成调度方案并发送给单星规划单元，单星规划单元生成任务模板指令并发送给任务执行单元，任务执行单元生成控制指令并发送给卫星的星上单机或载荷，任务执行单元根据接收到的卫星的星上单机或载荷的响应指令生成任务状态遥测帧，并发送给单星规划单元，单星规划单元生成任务应答信息并发送给协同规划单元。在星座协同任务场景下，本发明专利技术基于目前卫星常用星载任务处理设计情况，可适用于不同类型的星座任务和不同类型卫星任务，具有广泛的星载自主任务规划适用性。有广泛的星载自主任务规划适用性。有广泛的星载自主任务规划适用性。
【技术实现步骤摘要】
星载分布式星座协同自主任务规划系统及其方法
[0001]本专利技术涉及航天技术、任务规划
，尤其涉及星座协同任务规划和卫星自主任务规划应用领域。
技术介绍
[0002]目前卫星任务规划以地面规划、集中管控为主，即地面完成星座和卫星的任务规划、冲突消解，生成任务指令，上注至卫星后定时直接执行。少数卫星具备单星任务规划能力，可通过地面上注任务需求，分解生成任务指令。
[0003]随着卫星应用业务需求和卫星能力的不断提升，卫星越来越向集成化、多任务和星座化发展。典型的有Sartlink星座、OneWeb星座、Planet星座等。随着卫星数量的增多，传统以地面规划、集中管控方式开展任务的运维成本越来越高，同时星载处理能力的提升和任务时效性需求的增加，更需要卫星具备在轨自主任务管理能力。此外，遥感星座、通信星座的多星协同任务需求愈来愈强烈。如通过遥感星座多星协同提升对某区域重访能力提升、通过在轨自主规划提升SAR卫星在能源约束下的任务效益等。
技术实现思路
[0004]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的第一个方面提供一种星载分布式星座协同自主任务规划系统，其包括：
[0005]协同规划单元，所述协同规划单元包括任务需求解析模块、任务规划求解模块和调度方案生成模块，所述任务需求解析模块用于接收外部任务，解析任务需求，并确认任务类型，所述任务规划求解模块用于根据任务需求解析结果，依据效益最大化和任务优先级进行多星任务分配和冲突消解，所述调度方案生成模块用于根据任务规划求解结果，生成每个参与任务卫星的任务调度方案，所述任务调度方案包括任务发出时间、任务类型、任务载荷、任务弧段、任务对象、任务开始时间、任务结束时间、任务信息；
[0006]单星规划单元，所述单星规划单元包括调度方案解析模块和任务模板生成模块，所述调度方案解析模块用于接收并解析任务调度方案，进行任务可行性判断，所述任务模板生成模块用于根据任务调度方案解析结果，匹配星上任务模板，生成任务模板指令；
[0007]任务执行单元，所述任务执行单元包括任务模板解析模块、控制指令输出模块和任务状态采集模块，所述任务模板解析模块用于接收任务模板指令，并根据任务模板指令生成卫星可执行的指令链，所述控制指令输出模块用于根据指令链和星上时间直接输出星上单机的控制指令，所述任务状态采集模块用于获取星上执行任务单机的工作状态信息。
[0008]进一步地，协同规划单元进一步包括多星任务监测模块，所述多星任务监测模块用于当在调度方案生成后的执行任务卫星应答信息异常时，调用任务规划求解模块和调度方案生成模块重新生成任务或终止任务。
[0009]进一步地，单星规划单元进一步包括任务进程监测模块，所述任务进程监测模块用于根据任务执行单元返回的任务单机遥测状态，判读任务进程是否正常，在异常情况下
重新本星任务规划或中止任务，同时向协同规划单元反馈应答状态。
[0010]进一步地，任务执行单元进一步包括卫星状态监测模块，所述卫星状态监测模块用于根据卫星和单机的安全判断条件，当安全判断条件不符合继续执行任务时，自动触发结束任务指令流程。
[0011]本专利技术的第二个方面提供一种星载分布式星座协同自主任务规划方法，其包括：步骤S1
‑
步骤S3，
[0012]步骤S1包括步骤S1.1
‑
步骤S1.3：
[0013]步骤S1.1：接收外部任务，解析任务需求，并确认任务类型；
[0014]步骤S1.2：根据任务需求解析结果，依据效益最大化和任务优先级进行多星任务分配和冲突消解；
[0015]步骤S1.3：根据任务规划求解结果，生成每个参与任务卫星的任务调度方案，所述任务调度方案包括任务发出时间、任务类型、任务载荷、任务弧段、任务对象、任务开始时间、任务结束时间、任务信息；
[0016]步骤S2包括步骤S2.1
‑
步骤S2.2：
[0017]步骤S2.1：接收并解析任务调度方案，进行任务可行性判断；
[0018]步骤S2.2：根据任务调度方案解析结果，匹配星上任务模板，生成任务模板指令；
[0019]步骤S3包括步骤S3.1
‑
步骤S3.3：
[0020]步骤S3.1：接收任务模板指令，并根据任务模板指令生成卫星可执行的指令链；
[0021]步骤S3.2：根据指令链和星上时间直接输出星上单机的控制指令；
[0022]步骤S3.3：获取星上执行任务单机的工作状态信息。
[0023]进一步地，步骤S1进一步包括：步骤S1.4：当在调度方案生成后的执行任务卫星应答信息异常时，重新生成任务或终止任务。
[0024]进一步地，步骤S2进一步包括：步骤S2.3：根据任务单机遥测状态，判读任务进程是否正常，在异常情况下重新本星任务规划或中止任务，同时反馈应答状态。
[0025]进一步地，步骤S3进一步包括：步骤S3.4：根据卫星和单机的安全判断条件，当安全判断条件不符合继续执行任务时，自动触发结束任务指令流程。
[0026]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0027]本专利技术公开了一种星载分布式星座协同自主任务规划系统及方法，包括任务规划框架和任务规划数据协议，其中任务规划框架包含协同规划单元、单星规划单元和任务执行单元。在星座协同任务场景下，本专利技术基于目前卫星常用星载任务处理设计情况，采用分布式规划框架，对多星规划、单星调度和任务执行进行三者之间的分工、接口和数据协议约定，基于相同框架，仅需要通过修改该框架下的规划算法，就可适用于不同类型的星座任务。通过裁剪框架内规划模块(例如，当采用地面监测时，可删除框架内的多星任务监测模块、任务进程监测模块和卫星状态监测模块)，可适用于不同类型卫星任务，具有广泛的星载自主任务规划适用性。
附图说明
[0028]图1为星载分布式星座协同自主任务规划系统的模块结构图；
[0029]图2为星载分布式星座协同自主任务规划方法的流程图；
[0030]图3为协同规划单元、单星规划单元和任务执行单元之间的数据接口格式。
具体实施方式
[0031]以下结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的优点。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0032]如图1所示，本实施例提供一种星载分布式星座协同自主任务规划系统包括：协同规划单元、单星规划单元、任务执行单元。任务规划框架包括：协同规划单元、单星规划单元、任务执行单元。任务规划数据协议：协同规划单元生成调度方案并发送给单星规划单元，单星规划单元生成任务模板指令并发送给任务执行单元，任务执行单元生成控制指令并发送给卫星的星上单机或载荷，任务执行单元根据接收到的卫星的星上单机或载荷的响应指令生成任务状态遥测帧，并发送给单星规划单元，单星规划单元生成任务应答信息并发送给协同规划单元。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种星载分布式星座协同自主任务规划系统，其特征在于，包括：协同规划单元，所述协同规划单元包括任务需求解析模块、任务规划求解模块和调度方案生成模块，所述任务需求解析模块用于接收外部任务，解析任务需求，并确认任务类型，所述任务规划求解模块用于根据任务需求解析结果，依据效益最大化和任务优先级进行多星任务分配和冲突消解，所述调度方案生成模块用于根据任务规划求解结果，生成每个参与任务卫星的任务调度方案，所述任务调度方案包括任务发出时间、任务类型、任务载荷、任务弧段、任务对象、任务开始时间、任务结束时间、任务信息；单星规划单元，所述单星规划单元包括调度方案解析模块和任务模板生成模块，所述调度方案解析模块用于接收并解析任务调度方案，进行任务可行性判断，所述任务模板生成模块用于根据任务调度方案解析结果，匹配星上任务模板，生成任务模板指令；任务执行单元，所述任务执行单元包括任务模板解析模块、控制指令输出模块和任务状态采集模块，所述任务模板解析模块用于接收任务模板指令，并根据任务模板指令生成卫星可执行的指令链，所述控制指令输出模块用于根据指令链和星上时间直接输出星上单机的控制指令，所述任务状态采集模块用于获取星上执行任务单机的工作状态信息。2.如权利要求1所述的星载分布式星座协同自主任务规划系统，其特征在于，协同规划单元进一步包括多星任务监测模块，所述多星任务监测模块用于当在调度方案生成后的执行任务卫星应答信息异常时，调用任务规划求解模块和调度方案生成模块重新生成任务或终止任务。3.如权利要求1所述的星载分布式星座协同自主任务规划系统，其特征在于，单星规划单元进一步包括任务进程监测模块，所述任务进程监测模块用于根据任务执行单元返回的任务单机遥测状态，判读任务进程是否正常，在异常情况下重新本星任务规划或中止任务，同时向协同规划单元反馈应答状态。4.如权利要求1所述的星载分布式星座协同自主任务规划系统，其特征在于，任务执行单元进一步包括卫星状态监测模块，所述卫星状态...
【专利技术属性】
技术研发人员：封家鹏，李宇晴，胡海鹰，张晟宇，包海超，裴文良，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：
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