【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双向锁定的多星任务分配方法，属于卫星星座任务分配。
技术介绍
1、卫星星座系统任务分配是一个多星多载荷多约束条件的复杂组合优化问题，求解空间取决于任务数量、资源数量以及约束空间的复杂度，大规模的任务分配对求解的优化算法带来了巨大的挑战。
2、对于多星任务分配方法国内外研究有很多。johannes等人着重研究分布式卫星系统中的任务分配问题，通过采用基于市场机制的多agent方法，提出基于人力资源市场的任务分配机制，以便得到相近的鲁棒性和灵活度。araguz等人提出了一种分布式卫星系统来将复杂的规划问题分解为若干局部规划器的组合来求解复杂问题。jasont.lam等人提出了使用强化学习做卫星任务分配，该算法通过启发式学习方法，根据当前问题和部分解决方案选择下一个最佳任务，避免在创建计划时进行任何搜索，可以近实时给出筹划结果。国内方面，高新洲提出了改进的禁忌退火遗传算法与自适应变异遗传算法，该方法兼具了禁忌搜索算法与模拟退火算法在寻优过程中的优势，并改善了算法的变异效果，提升算法的寻优能力。
3、星上环境复杂多变，对于算法的实时性要求也较高，而基于静态的信息得到的最优分配方案也不一定满足星上未来的不确定性要求的问题，从
技术介绍
可以看出，国内外在多星任务分配领域的研究主要集中于方法的研究，并没有解决针对大规模任务需求在工程实践中以较快时间内获取合理可行解的问题。
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，提出了一种双向锁定的
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种双向锁定的多星任务分配方法，包括：
4、接收当前时刻所有观测任务信息，根据当前时刻星座所有卫星对各观测任务的可见时间窗口，筛选得到所有满足时间窗要求的任务并加入任务预清单列表，根据任务优先级对任务预清单列表进行排序；
5、获取当前时刻星座所有卫星的资源状态，筛选出资源状态符合约束条件的所有卫星，对观测目标及筛选得到的各卫星的锁定状态进行初始化；
6、实时更新卫星及目标的锁定状态，对任务预清单中当前时刻的任务进行分配处理；分配处理完成后，删除已规划的任务并更新当前时刻的任务预清单，判断任务预清单是否为空，若为空则跳转执行下一时刻的任务预清单。
7、优选的，获取当前时刻星座所有卫星的资源状态，筛选出资源状态符合约束条件的所有卫星，包括：
8、获取当前时刻星座所有卫星的资源状态，包括电源能量状态、存储容量状态、姿态机动状态；
9、对各卫星分别进行判断：若卫星上的存储容量、姿态机动时间、电源能量均满足约束条件，则表示所述卫星的资源状态符合约束条件，能够执行观测任务；将符合约束条件的各卫星筛选出来。
10、优选的，判断卫星上的存储容量是否满足约束条件的方法为：
11、根据卫星上的存储容量，判断是否满足下式：
12、csrij≤ssrij≤ssrmax
13、式中，csrij代表卫星si要执行观测任务tj所消耗的存储器容量，ssrij代表卫星si在观测任务tj之前星上拥有的可存储容量，ssrmax代表卫星si最大存储容量；若满足公式，则认定卫星上的存储容量满足约束条件。
14、优选的，判断卫星上的姿态机动时间是否满足约束条件的方法为：
15、根据卫星的资源状态，判断是否同时满足下方三个公式：
16、|pij-pij-1|≤vp|stij-etij|
17、|rij-rij-1|≤vr|stij-etij|
18、|yij-yij-1|≤vy|stij-etij|
19、式中，stij、etij分别代表卫星si在观测任务tj时的开始时间和结束时间，vp、vr、vy分别代表卫星在观测任务tj时的姿态机动俯仰角速度、侧摆角速度和偏航角速度；[pij,yij,rij]分别表示卫星si观测任务tj时的姿态机动俯仰角速度、侧摆角速度和偏航角速度，[pij-1,yij-1,rij-1]分别表示卫星si在执行观测任务tj之前的上一个观测任务时的姿态机动俯仰角速度、侧摆角速度和偏航角速度；
20、若同时满足三个公式，则认定卫星上的姿态机动时间满足约束条件。
21、优选的，判断卫星上的电源能量状态是否满足约束条件的方法为：
22、根据卫星的资源状态，判断是否同时满足下式：
23、
24、式中，和代表卫星si在侧摆、俯仰和偏航姿态调整时单位时间内所消耗的能量；powij表示卫星si观测任务tj前拥有的电源能量；[pij,yij,rij]分别表示卫星si观测任务tj时的姿态机动俯仰角速度、侧摆角速度和偏航角速度，[pij-1,yij-1,rij-1]分别表示卫星si在执行观测任务tj之前的上一个观测任务时的姿态机动俯仰角速度、侧摆角速度和偏航角速度；
25、若满足公式，则认定卫星上的电源能量满足约束条件。
26、优选的，对任务预清单中当前时刻的任务进行分配处理，包括：
27、(1)对当前时刻所有任务判断是否已经进行分配，若未分配则对任务状态进行解锁并进入步骤2，若已分配则等待下一时刻；
28、(2)依次对任务计算具有可见时间窗的卫星集群，判断所述卫星集群状态是否都已锁定，若为否，则更新任务解锁状态并进入步骤3，否则返回步骤1等待下一时刻；
29、(3)优先选取优先级最高的任务，并随机对解锁状态的卫星进行预分配，计算分配后的任务分配函数值、平均重访时间函数值以及单星资源均匀函数值，选取满足任务分配最大化、平均重访时间最小化以及单星资源均匀最小化的最优分配结果，根据所述分配结果进行分配，更新任务及卫星的锁定状态。
30、优选的，所述任务分配函数f1为：
31、
32、式中，ntar为所观测的总目标数，tchj表示目标tarj是否被卫星成像观测。
33、优选的，所述平均重访时间函数f2为：
34、
35、式中，ntar为所观测的总目标数，tnhj表示目标tarj被卫星成像观测的次数，sh表示仿真时长。
36、优选的，所述单星资源均匀函数f3为：
37、
38、式中，tnhi表示卫星si成像观测的次数。
39、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
40、(1)本专利技术通过统筹考虑卫星的存储容量状态、姿态机动时间状态、电源能量状态，准确筛选得到资源状态都符合约束条件的卫星。
41、(2)本专利技术采用任务分配最大化、平均重访时间最小化以及单星资源均匀最小化的策略实时更新卫星及目标的锁定状态，实现对任务预清单中当前时刻的任务进行分配处理最优化。
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1.一种双向锁定的多星任务分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多星任务分配方法，其特征在于，获取当前时刻星座所有卫星的资源状态，筛选出资源状态符合约束条件的所有卫星，包括：
3.根据权利要求2所述的多星任务分配方法，其特征在于，判断卫星上的存储容量是否满足约束条件的方法为：
4.根据权利要求2所述的多星任务分配方法，其特征在于，判断卫星上的姿态机动时间是否满足约束条件的方法为：
5.根据权利要求2所述的多星任务分配方法，其特征在于，判断卫星上的电源能量状态是否满足约束条件的方法为：
6.根据权利要求1所述的多星任务分配方法，其特征在于，对任务预清单中当前时刻的任务进行分配处理，包括：
7.根据权利要求6所述的多星任务分配方法，其特征在于，所述任务分配函数f1为：
8.根据权利要求6所述的多星任务分配方法，其特征在于，所述平均重访时间函数f2为：
9.根据权利要求6所述的多星任务分配方法，其特征在于，所述单星资源均匀函数f3为：
10.根据权利要求6所述的多
...【技术特征摘要】
1.一种双向锁定的多星任务分配方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多星任务分配方法，其特征在于，获取当前时刻星座所有卫星的资源状态，筛选出资源状态符合约束条件的所有卫星，包括：
3.根据权利要求2所述的多星任务分配方法，其特征在于，判断卫星上的存储容量是否满足约束条件的方法为：
4.根据权利要求2所述的多星任务分配方法，其特征在于，判断卫星上的姿态机动时间是否满足约束条件的方法为：
5.根据权利要求2所述的多星任务分配方法，其特征在于，判断卫星上的电源能量状态是否满足约束条件的方法为：
6.根据权利要求1所述的多星任务分配方法，其特征在于，对任务预清单中当前时刻的任务...
【专利技术属性】
技术研发人员：佘玉成，杨志，孔昱洁，刘宇航，张严，王三仟，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：
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