【技术实现步骤摘要】
一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，属于卫星任务规划领域。
技术介绍
1、随着卫星遥感技术的迅速发展，各个行业领域对于卫星遥感信息的快速响应需求日益强烈。越来越多的用户需要提供全球范围2小时内的卫星快速采集信息。卫星应急快速响应在国防与安全、石油天然气和矿业、灾害应急管理等方面有广泛的应用。
2、现有的遥感卫星任务管控系统，大多采用以天为周期批处理式的任务规划方式。卫星运控模式是按照固定时间周期，制定不同批次的任务规划方案。这种运控模式在应对常态化的高时效任务时，存在以下三个方面的问题：
3、整体时效性低。为配合日常值班，每颗卫星一般一天进行一次任务规划，一次规划安排24小时内的成像任务。这种针对常规任务的静态管控模式，流程跨度较长，用户提交观测需求后通常需要等待1～2天时间才能安排执行。
4、资源利用率不高。当面对突发事件时，任务快速响应要求较高，传统的卫星系统难以满足此类需求，需要频繁启动应急任务规划，浪费了大量的观测资源。
5、任务冲突严重。尤其是紧急调整任务时不够灵活快捷，应急任务的插入可能会影响到星上任务执行，经常需要取消星上指令进行重新上注新指令，存在安全风险。固定周期任务运控模式，已不能满足应急常态化情况下任务时效性要求，缩短卫星任务规划的时间区间势在必行。
6、卫星数传是把卫星所获取的数据通过星地链路传输到地面设备的过程。成像和数传是对地观测卫星完成观测任务的两个重要过程。卫星数传任务的规划调度问题，是指在卫星和地面设备的可视时间弧段内，规划调度卫星
7、研究人员对此展开了研究，根据各自不同需求提出了一些适用的规划方法。但目前的大部分研究中，规划目标是使数传任务时间总和最大或数传任务数量最多，假设各个数传任务之间没有优先级。部分研究采用了一定规则来确定数传任务的优先级，如卫星优先级、数据重要程度等。但优先级一旦确定就不再变化，没有考虑优先级动态变化特性。在实际中,如果卫星运行状态信息可以被任务规划过程使用,数传任务优先级具有动态变化特性，这也使得规划结果更加优化。
8、基于滚动优化策略的动态规划方法，其基本思想是把任务按照到达时间划分为具有一定重叠度，但随着规划时刻不断向前推进的任务集合，称为滚动窗口。每次仅对当前滚动窗口内的任务进行规划，新任务被不断加入，完成的任务则被逐渐删除，从而实现滚动窗口的更新。滚动周期窗口优化策略的优点是能够将复杂的动态调度问题分解为多个静态调度子问题，并以子问题优化解的组合代替原问题的最优解。以滚动推进的形式进行调度，可及时调整规划方案以适应系统资源或者状态的动态变化。根据动态到达的任务的时效性要求和当前时刻卫星资源的状态、操作约束等参数。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，能够在现有卫星系统、地面测控及接收资源条件下，有效提高系统的响应能力，为大批量、常态化的高时效成像任务运控提供支持。
2、本专利技术的技术方案是：一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，包括：
3、获取到外部输入的所有可用的接收站资源列表、卫星轨道根数；
4、计算本轮滚动窗口周期所需的总存储数据量；当进入滚动规划周期后，根据所有可用的接收站资源列表、卫星轨道根数，计算得到可用接收弧段，每个可用接收弧段对应一个接收站；
5、若每个可用接收弧段之间存在冲突时间，对冲突时间内各个可用接收弧段对应的接收站进行优先级排序，得到排序列表；将排序列表中优先级最高的接收站对应的可用接收弧段，作为出现冲突时间时最终选择的可用接收弧段；
6、对待规划卫星数传任务进行优先级排序，并将排序后的待规划卫星数传任务发送至可用接收弧段，完成规划全部过程。
7、所述计算得到本轮滚动窗口周期所需的总存储数据量，包括：
8、将上一轮规划周期开始时星上固存可用容量，加上上一轮规划周期中成像任务记录的数据量，再减去上一轮规划周期中数传任务完成的数据量，计算得到本轮规划周期开始时星上固存可用容量；
9、获取当前规划滚动窗口周期的成像计划，根据成像计划中的成像记录任务的记录时间、压缩比，计算得到本轮窗口周期增加的成像数据量，再加上本轮规划周期开始时星上固存可用容量，得到本轮滚动窗口周期所需的总存储数据量。
10、判断是否进入当前滚动规划周期，具体为：若任务提交时间在当前滚动规划周期窗口内，并且任务提交时间早于当前周期规划开始时间，则进入当前周期任务规划，进入下一步；否则，等待当前滚动规划周期开始。
11、滚动规划周期指：针对全球三个主要观测区域进行24小时滚动编排任务计划，每日多次生成成像任务计划和数传任务计划，每一个计划的时间范围称为滚动规划周期；每个滚动规划周期分为任务提交时间、任务规划及计划上注时间两个部分；
12、任务提交时间指：在当前滚动规划周期内，可以接收用户提交的成像请求的时间范围；
13、当前周期规划开始时间指：在当前滚动规划周期内，停止接收成像请求，并开始对下一个滚动规划周期的任务进行编排计划的时间点。
14、所述根据所有可用的接收站资源列表、卫星轨道根数，计算得到可用接收弧段，包括：根据获取的接收站资源列表、卫星轨道根数，计算得到可用接收站位置、数传轨道圈号和当前滚动规划周期的卫星轨道参数；根据可用接收站位置和当前滚动规划周期的卫星轨道参数，计算得到每颗卫星对每个接收站可用数传窗口；筛选出同时满足约束条件的可用接收弧段。
15、所述约束条件包括接收站约束条件和卫星数传约束条件；其中，
16、接收站约束条件包括：
17、(1)卫星天线和接收站天线必须可见；
18、(2)卫星以及接收站天线波段与任务要求频段和码速率一致；
19、(3)卫星数传窗口必须在卫星和接收站的几何可见窗口之内；
20、(4)任务的几何可见时间窗口必须大于任务的最短数传时间窗口；
21、(5)接收站天线对卫星天线进行捕获和释放的角度大于最小仰角3度，接收站天线对卫星天线进行跟踪的角度大于最小仰角5度；
22、星数传约束条件包括：
23、(6)卫星数传任务时间大于单次最短数传时间；
24、(7)卫星数传任务时间小于单次最长数传时间；
25、(8)观测任务结束时间和卫星数传任务开始时间的间隔，大于观测与数传时间间隔；
26、(9)卫星两次数传任务的间隔，大于相邻数传时间间隔；
27、(10)滚动窗口周期所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述计算得到本轮滚动窗口周期所需的总存储数据量，包括：
3.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，判断是否进入当前滚动规划周期，具体为：若任务提交时间在当前滚动规划周期窗口内，并且任务提交时间早于当前周期规划开始时间，则进入当前周期任务规划，进入下一步；否则，等待当前滚动规划周期开始。
4.根据权利要求3所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述滚动规划周期指：针对全球三个主要观测区域进行24小时滚动编排任务计划，每日多次生成成像任务计划和数传任务计划，每一个计划的时间范围称为滚动规划周期；每个滚动规划周期分为任务提交时间、任务规划及计划上注时间两个部分；
5.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述根据所有可用的接收站资源列表、卫星轨道根数，计算得到可用接收弧段，包括：根据获取的接收站资源列表、卫星轨道根
6.根据权利要求5所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述约束条件包括接收站约束条件和卫星数传约束条件；其中，
7.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述对冲突时间内各个可用接收弧段对应的接收站进行优先级排序，得到排序列表，包括：
8.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述对待规划卫星数传任务优先级类型进行排序，包括：
9.根据权利要求8所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述将排序后的待规划卫星数传任务，按照优先级顺序发送至可用接收弧段，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述计算得到本轮滚动窗口周期所需的总存储数据量，包括：
3.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，判断是否进入当前滚动规划周期，具体为：若任务提交时间在当前滚动规划周期窗口内，并且任务提交时间早于当前周期规划开始时间，则进入当前周期任务规划，进入下一步；否则，等待当前滚动规划周期开始。
4.根据权利要求3所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述滚动规划周期指：针对全球三个主要观测区域进行24小时滚动编排任务计划，每日多次生成成像任务计划和数传任务计划，每一个计划的时间范围称为滚动规划周期；每个滚动规划周期分为任务提交时间、任务规划及计划上注时间两个部分；
5.根据权利要求1所述的一种支持滚动优化策略的卫星数传规划方法，其特征在于，所述根据所有可用的接收站资源...
【专利技术属性】
技术研发人员：万伟，玉龙飞雪，邱虎，朱晓波，
申请(专利权)人：中国资源卫星应用中心，
类型：发明
国别省市：
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