[发明专利]一种卫星对地成像任务规划问题处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术，特别是一种采用改进的模拟退火算法处理卫星对地成像任务规划问题的方法。

背景技术

卫星对地成像任务规划问题可以简要描述为:一组卫星、一组成像任务,每个成像任务的完成包含数据采集和数据回传两个活动，如图1所示。为每个成像任务指定一个优先级；成像任务对应的地面目标与卫星之间具有一组可用时间窗口；一个参考时间范围作为任务规划的起止时间。

为了使成像卫星更好地发挥作用，任务规划技术显得尤为关键。任务规划的含义是指对待执行的成像任务进行排程、资源匹配，以及对卫星及其载荷的工作时域、空域和模式等进行确定，并制定详细工作计划的过程，其目的是驱动卫星资源科学、高效地执行任务。卫星对地成像任务规划必须在复杂的约束条件下和多种优化目标下完成，因此其问题维度广，优化空间大，现有技术中多采用智能算法得出其近似最优解。现有技术中采用一种模拟退火算法是一种常用的求解卫星对地成像任务规划问题的算法。

然而，现有技术中模拟退火算法处理卫星对地成像任务规划时导致确定的规划任务不是较优的，且处理时间较长，为此，如何在满足卫星对地观测约束条件下实现高效率且较优确定卫星对地成像任务成为当前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种采用模拟退火算法处理卫星对地成像任务规划问题的方法。

第一方面，本发明的一种卫星对地成像任务规划问题处理的方法，所述方法为采用改进的模拟退火算法处理卫星对地成像任务规划问题的方法，方法包括：

S1、在采用改进的模拟退火算法处理卫星对地成像任务规划时，采取升温过程获取模拟退火算法中的初始控制温度和初始解i^*；

S2、根据初始控制温度和初始解i^*、马氏链长度L₀，执行模拟退火算法的迭代过程，以及将迭代过程中每一次迭代的较优解存入记忆矩阵I中；

S3、在迭代过程满足停止准则后，采用局部搜索算法处理记忆矩阵I中的每一个较优解，获取待输出的一个较优解作为卫星对地成像任务规划的最优方案。

可选地，步骤S1包括：

设定起始迭代温度T₀＝0，马氏链长度L₀，升温函数为T_t＝h^*(t)并随机选取可行解空间中的一个初始解i₀；

采用改进的模拟退火算法进行迭代过程，直至满足升温停止准则时，输出的温度作为初始控制温度和一个可行解空间中的解i^*作为初始解。

可选地，在步骤S3之前，所述方法还包括：

将升温过程中的初始解i₀和降温过程中的初始解i^*存入记忆矩阵I中。

可选地，步骤S2包括：

由获得的初始控制温度和初始解i^*,设置降温函数为T_k＝h(k)，迭代次数k＝0开始；

产生一次随机扰动，在可行解空间中得到一个新的较优解j；

采用Metropolis准则判断是否接受新的较优解j；

重复迭代L₀次，并在第L₀次之后判断是否满足停止准则，若满足则停止迭代。否则，令迭代次数k＝k+1，并由降温函数T_k＝h(k)，进行降温，重复上述产生新解，进行判断的过程。

可选地，步骤S2中，在将每一次迭代的较优解存入记忆矩阵I中时，将与记忆矩阵对应的记忆函数F对应记录有记忆矩阵I中每一个较优解的目标函数值。

可选地，每一个较优解包括：

执行每一任务的卫星标识、观测起始时间点、观测结束时间点；

每一卫星与至少一个地面站交互的起始时间点、结束时间点；

和/或，

所述方法还包括：将所述最优方案中与每一卫星对应的任务指令发送至该卫星中，使得该卫星的遥感器按照规划的成像任务执行。

第二方面，本发明提供一种处理卫星对地成像任务规划的装置，包括：

接收器、连接接收器的处理器；

接收器接收至少一个带卫星遥感器执行的成像任务；

所述处理器采用改进的模拟退火算法处理卫星对地成像任务规划问题，具体包括：获取改进的模拟退火算法中的初始控制温度和初始解i^*；