一种航天器测控任务动态调整方法技术

本发明专利技术公开了一种航天器测控任务动态调整方法

【技术实现步骤摘要】
一种航天器测控任务动态调整方法、系统和计算机设备


[0001]本专利技术涉及航天工程
，尤其涉及一种航天器测控任务动态调整方法
、
系统和计算机设备
。

技术介绍

[0002]在航天器飞控任务中，地面运控中心根据任务目标
、
目标航天器遥测状态
、
测控通信条件等要求，生成周期性的任务计划和工作指令
。
为提高工程系统的稳健性和运行效率，专用领域的规划调度系统采用自动规划技术完成复杂约束条件下的事件冲突消解，以提高工程系统运行效率
。
例如，火星快车计划中使用的
MEXAR2
系统
、
用于哈勃天文望远镜长期任务调度的
SPIKE
系统
、
用于
EO
‑1和轨道快车等空间飞行任务中的
ASPEN
架构
、
用于国际空间站的
EUROPA
系统等
。
上述系统均采用时态规划技术，以时间线为核心进行约束表示和冲突消解，高度依赖地面测控系统提供长时间的连续跟踪，以完成对多个事件的安排
。
[0003]受到航天器轨道
、
地球曲率
、
地面站位置分布等因素影响，航天器对于地面测控站只能在特定的时间窗口可见
。
近年来，随着我国空间事业的快速发展，在轨航天器数量迅速增多，带来地面测控站资源有限与航天器跟踪需求爆发之间的矛盾，特别在深空任务中，未来五年我国在轨深空航天器数量将超过
16
个，这个矛盾将显得更加突出，地面系统难以提供长时间的连续跟踪
。
此外，空间环境存在较大的未知性，如太阳光压变化导致航天器空间引力场变化
、
深空热环境变化导致航天器内部元器件工作状态变化等，这种不确定性带来的状态空间的变化，可能导致既定的航天器目标状态发生偏差
。
因此，需要及时的对跟踪计划进行动态调整
。
[0004]在实际任务中面临测控资源临时调整的情况，处理流程一般包括：
[0005]1)
查询航天器目标调整弧段前后对于地面测控站的可见情况和空闲窗口；
[0006]2)
向测控站提出“点杀式”资源申请，即航天器目标跟踪的确定时间窗口，包括开始时间
、
持续时间和结束时间
。
[0007]3)
对发生冲突弧段，根据目标优先级进行调整，根据测控站空闲时间窗口情况，协调是否有可用弧段替代；
[0008]4)
生成测控网资源配置和使用计划
。
[0009]上述的流程处理中，对资源的使用处理较为粗放，在满足各用户中心提出的跟踪请求后，测控站可视范围内的弧段将会被切分的比较零碎，导致空闲弧段闲置率较高；主要根据目标优先级进行冲突消解，未充分考虑目标的空间轨道特性，容易的导致同等优先级的目标发生资源抢占的情况
。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，具体提供了一种航天器测控任务动态调整方法
、
系统和计算机设备，具体如下：
[0011]1)
第一方面，本专利技术提供一种航天器测控任务动态调整方法，具体技术方案如下：
[0012]S1、
根据对第
i
个目标航天器的测控任务，确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的可视弧段
Window
ij
，并确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的弹性时间窗口
FlexWindow
ij
；
[0013]S2、
当
FlexWindow
ij
未完全落在
Window
ij
的空闲弧段内时，且当对第
i
个目标航天器的测控任务与
Window
ij
内的已占用弧段中的所有测控任务的优先级均相同时，计算每个测控任务的弹性调度系数；
[0014]S3、
按照弹性调度系数从大到小的顺序，从
Window
ij
内的已占用弧段中，确定
Window
ij
内的已占用弧段中是否有满足对第
i
个目标航天器的测控任务的任务周期的目标测控任务，得到第一判断结果；
[0015]S4、
当第一判断结果为是时，将对第
i
个目标航天器的测控任务插入所有目标测控任务对应的弧段；当第一判断结果为否时，确定并将第
i
个目标航天器相对于另外一个可用地面测控站的可视弧段和弹性时间窗口作为
Window
ij
和
FlexWindow
ij
，返回执行
S2
，直至完成对第
i
个目标航天器的测控任务的插入
。
[0016]本专利技术提供的一种航天器测控任务动态调整方法的有益效果如下：
[0017]在进行测控任务插入时，引入弹性调度系数，以保证对总体任务状态的影响域最小
。
[0018]在上述方案的基础上，本专利技术的一种航天器测控任务动态调整方法还可以做如下改进
。
[0019]进一步，还包括：
[0020]当第一判断结果为是时，将
Window
ij
内的已占用弧段中的每个测控任务分别作为对第
i
个目标航天器的测控任务，返回执行
S1。
[0021]进一步，还包括：
[0022]当
FlexWindow
ij
完全落在
Window
ij
的空闲弧段内时，则在
Window
ij
的空闲弧段内插入对第
i
个目标航天器的测控任务
。
[0023]进一步，根据对第
i
个目标航天器的测控任务，确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的可视弧段
Window
ij
，包括：
[0024]根据第
i
个目标航天器的轨道预报文件
、
第
i
个目标航天器的地面测控站技术状态和对第
i
个目标航天器的测控任务中的工作计划，确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的可视弧段
Window
ij
。
[0025]2)
第二方面，本专利技术还提供一种航天器测控任务动态调整系统，具体技术方案如下：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航天器测控任务动态调整方法，其特征在于，包括：
S1、
根据对第
i
个目标航天器的测控任务，确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的可视弧段
Window
ij
，并确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的弹性时间窗口
FlexWindow
ij
；
S2、
当
FlexWindow
ij
未完全落在
Window
ij
的空闲弧段内时，且当所述对第
i
个目标航天器的测控任务与
Window
ij
内的已占用弧段中的所有测控任务的优先级均相同时，计算每个测控任务的弹性调度系数；
S3、
按照弹性调度系数从大到小的顺序，从
Window
ij
内的已占用弧段中，确定
Window
ij
内的已占用弧段中是否有满足所述对第
i
个目标航天器的测控任务的任务周期的目标测控任务，得到第一判断结果；
S4、
当所述第一判断结果为是时，将所述对第
i
个目标航天器的测控任务插入所有目标测控任务对应的弧段；当所述第一判断结果为否时，确定并将第
i
个目标航天器相对于另外一个可用地面测控站的可视弧段和弹性时间窗口作为
Window
ij
和
FlexWindow
ij
，返回执行
S2
，直至完成所述对第
i
个目标航天器的测控任务的插入
。2.
根据权利要求1所述的一种航天器测控任务动态调整方法，其特征在于，还包括：当所述第一判断结果为是时，将
Window
ij
内的已占用弧段中的每个测控任务分别作为所述对第
i
个目标航天器的测控任务，返回执行
S1。3.
根据权利要求2所述的一种航天器测控任务动态调整方法，其特征在于，还包括：当
FlexWindow
ij
完全落在
Window
ij
的空闲弧段内时，则在
Window
ij
的空闲弧段内插入所述对第
i
个目标航天器的测控任务
。4.
根据权利要求1至3任一项所述的一种航天器测控任务动态调整方法，其特征在于，根据对第
i
个目标航天器的测控任务，确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的可视弧段
Window
ij
，包括：根据第
i
个目标航天器的轨道预报文件
、
第
i
个目标航天器的地面测控站技术状态和对第
i
个目标航天器的测控任务中的工作计划，确定第
i
个目标航天器在第
j
个可用地面测控站的可视弧段
Window
ij
。5.
一种航天器测控任务动态调整系统，其特征在于，包括确定模块
、
计算模块
、
确定判断模块和插入模块；所述确定模块用于：根据对第
i
个目标航天器的测控任务，确定第
i
个目标航天器在第
j

【专利技术属性】
技术研发人员：师明，高宇辉，张弓，高阳，史雪洋，
申请(专利权)人：北京航天飞行控制中心，
类型：发明
国别省市：