[发明专利]一种卫星任务调度方法及系统

说明书

本发明公开了一种卫星任务调度方法及系统。所述方法对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量，并根据影响星上事件或星地事件相互关系的约束建立卫星任务调度模型；所述卫星任务调度模型不仅为卫星任务调度问题提供了统一化的描述方法，同时也为卫星任务调度算法的设计与配置提供了统一的接口。在统一化卫星任务调度模型的基础上，本发明采用构造启发式和基于通用邻域结构的智能优化策略保障了求解方法的通用性，而基于卫星领域知识的针对性改进策略则提升了求解方法的针对性，三种策略相互协同，为卫星任务调度问题统一化模型提供通用、有效的求解途径，提高了调度模型与算法的兼容性和适用性。

技术领域

本发明涉及卫星任务调度技术领域，特别是涉及一种卫星任务调度方法及系统。

背景技术

作为一种先进的天基信息平台，卫星已在经济、军事、民生等领域起到不可替代的作用。随着卫星技术的不断发展和卫星应用的普及，各行各业用户向卫星管控部门提出了大量的任务需求。为应对大规模、多元化的任务需求，卫星任务调度成为卫星管控的首要内容。

卫星任务调度指卫星在轨运行过程中，卫星管控部门针对卫星使命任务和日常维护需要，在满足各类约束条件的前提下，分配卫星载荷和地面管控资源，制定卫星在轨运行和地面管控计划，以实现卫星任务收益的最大化。卫星任务调度问题不仅涉及卫星载荷资源，还涉及保障其正常运行的地面管控资源；不仅包含卫星使命任务，还包含日常维护需求。可见，卫星任务调度涉及子问题众多、涵盖面广，合理、有效的建模方式对卫星任务调度问题的描述与求解具有重要意义。

任务调度问题的模型往往同时具有序列优化和资源优化的特点，既要决策任务执行的先后顺序，又要分配任务执行所需的资源。常用的卫星任务调度模型包括线性规划模型、图论模型、路径规划模型和约束满足模型等。不过，目前的模型研究存在以下不足：

1.线性规划模型很难处理卫星任务调度问题中的非线性收益与非线性约束，且卫星任务调度问题的NP难特性决定了精确求解方法只适用于小规模的任务调度场景。

2.图论和路径规划模型能够直观反应卫星任务调度序列优化的特点，但在现阶段敏捷卫星可见窗口时长、高轨卫星可用测控弧长远大于任务时长的场景中，还需通过紧前安排、成像质量优先等启发式规则将任务序列映射到时间轴上，这一解的转换过程占用优化时间，且在启发式规则的影响下易陷入局部最优解。

3.仍不同程度地依赖于启发式规则，例如在成像任务优化结果的基础上，紧前安排数传任务与测控任务，并未实现真正意义上的一体化管控。

4.没有立足于卫星任务管控的共性特征，将测控与运控任务的调度纳入统一的建模与求解方法中。

实际上，某颗或某类卫星任务是否能够实施一体化的任务调度，不仅取决于卫星任务调度的模型，还取决于该星现行的卫星管控机制。故研究一体化、统一化卫星任务调度方法，不应局限于单纯地建立某颗卫星的测运控一体化调度模型，应从方法层面统一卫星任务调度问题，实现不同管控体制、不同卫星、不同任务情形下的模型兼容与方法通用。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星任务调度方法及系统，以解决常用的卫星任务调度模型未实现一体化管控，导致的调度模型与算法的兼容性和适用性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种卫星任务调度方法，所述方法包括：

获取卫星任务集合；

根据所述卫星任务集合对卫星任务调度问题进行统一化的问题描述，确定卫星任务调度问题的决策变量；