[发明专利]卫星任务资源匹配优化方法、装置、存储介质和电子设备

权利要求书

1.一种卫星任务资源匹配优化方法，其特征在于，包括：

S1、获取卫星任务资源匹配优化模型，所述卫星任务资源匹配优化模型包括适应度函数，所述适应度函数为

其中：

表示完成任务T_m的观测得到的收益；表示违反约束惩罚值，如果规划方案解R_solution为可行解否则为能量约束惩罚值、储存容量约束惩罚值、时间窗约束惩罚值和最长工作时间约束惩罚值之和；R_solution＝{R₁,R₂,...R_n,...R_N}表示一个任务规划方案；R_n表示卫星S_n的执行任务序列，按照卫星S_n依次执行观测任务的先后顺序排列而成；

S2、基于改进的邻域搜索算法和所述卫星任务资源匹配优化模型的获取最终的优化方案，所述改进的邻域搜索算法的改进之处包括在迭代中可以接受不可行解；

其中，所述为能量约束惩罚值、储存容量约束惩罚值、时间窗约束惩罚值和最长工作时间约束惩罚值之和，其计算公式如下：

其中：

分别表示解的能量约束惩罚值、储存容量约束惩罚值、时间窗约束惩罚值以及最长工作时间约束惩罚值，β，λ、为平衡量纲参数；

所述的计算公式包括：

其中：

表示0和之间的较大值；表示S_n已观测任务消耗的能量，表示卫星S_n观测单位时间消耗的能量，表示任务T_m观测所需时间；表示S_n偏转角进行调整时消耗的能量，其中x_ijn为0，1变量，当卫星S_n在观测任务T_i后观测任务T_j，x_ijn＝1，否则的话等于0；表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_j之间的调整时间；表示卫星S_n单位时间姿势调整消耗的能量；

其中：

表示0和之间的较大值；表示当前规划卫星S_n已经消耗的储存容量，表示当前规划卫星S_n观测单位时间消耗的储存容量，表示任务T_m观测所需时间，表示卫星S_n观测任务T_m需要耗费的储存容量，为卫星S_n的最大储存容量；

其中：

表示0和之间的较大值，表示任务T_m的最迟开始观测时间，表示卫星S_n尝试对任务T_m执行观测的时间，表示和之间的较大值，T_i表示卫星S_n执行任务T_m之前执行的观测任务，表示卫星S_n尝试对任务T_i执行观测的时间，如果T_i为S_n第一个观测任务，T_i^star表示任务T_i的最早开始观测时间；t_imn表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_m之间的调整时间，T_i^t表示任务T_i观测所需时间；

其中：

表示0和之间的较大值，为卫星最长工作时间，为卫星实际工作时间，它主要由三部分组成，表示卫星执行任务观测时间，表示任务T_m观测所需时间；表示卫星姿势转换所消耗的时间，其中x_ijn为0，1变量，当卫星S_n在观测任务T_i后观测任务T_j，x_ijn＝1，否则的话等于0；表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_j之间的姿势调整时间；表示卫星S_n所消耗的等待时间，表示和0之间的较大值，表示任务T_m的最早开始观测时间，表示当前规划卫星S_n尝试对任务T_m执行观测的时间，表示和之间的较大值，T_i表示当前规划卫星S_n执行任务T_m之前执行的观测任务，t_imn表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_m之间的调整时间，T_i^t表示任务T_i观测所需时间；

所述基于改进的邻域搜索算法和所述卫星任务资源匹配优化模型的获取最终的优化方案，包括：

S201、进行参数初始化，输入所需参数终止系数W_end＝0.1、下降系数W_fall＝0.93、邻域解数量N＝300、当前系数W_now＝1000，初始规划方案R_initial，未安排任务集合T'，将初始规划方案R_initial设置为当前解和最好解，R_now和R_best分别用于记录当前解和最好解的适应度值；

S202、随机选择一个邻域操作算子转换当前解生成一个邻域解，重复这个操作直到邻域解的数量达到N，邻域操作算子共有两个分别是交换算子和插入算子；

S203、依次计算N个邻域解的适应度值，取出其中适应度值最高的邻域解，将该邻域解设置为候选解，R_can用于记录候选解的适应度值；

S204、更新当前解；

S205、判断候选解的违反约束惩罚值是否为0，当不为0时，则保持最好解不变，为0时，则判断R_can和R_best的大小，如果R_can≥R_best，该候选解成为新一轮的最好解，否则保持最好解不变；

S206、当前解和最好解更新完毕后，更新参数W_now＝W_now*W_fall，W_now表示当前系数，W_fall表示下降系数；

S207、如果W_now≤W_end，算法终止输入最好解，最好解即为最终的优化方案，否则的话转到S202开始重复迭代直到达到算法终止条件。