[发明专利]一种车载测量设备观测任务调度问题的求解方法

说明书

本申请属于优化建模及求解技术领域，涉及一种车载测量设备观测任务调度问题的求解方法。方法包括：获取空间目标观测任务，计算观测时间内所有测量设备在所有测站对所有观测目标存在的观测窗口全集；根据空间目标观测任务，判断每个测量设备由初始位置转场的设备转场约束、剩余观测次数约束、测站进出约束以及优化指标约束；根据空间目标观测任务以及观测窗口全集，计算总机动距离、总观测时长、观测次数以及观测目标数目；建立调度问题模型；采用多目标整数遗传算法对调度问题模型进行求解，得到最优的空间目标观测方案。采用本方法能够实现地面车载测量设备对空间目标观测任务调度。

技术领域

本申请涉及优化建模及求解技术领域，特别是涉及一种车载测量设备观测任务调度问题的求解方法。

背景技术

本发明涉及一型地面车载测量设备(以下简称设备)，设备部署于特定的地面测站，在空间目标过顶的一个较短的时间区间内，设备可对其进行观测，该时间区间称为设备对空间目标的观测窗口(观测窗口的计算涉及设备工作机理与空间目标需满足的运动特性、光电特性约束，这一问题并非本发明关注的重点，此处不再赘述)。设备可随载车沿公路机动，往返于车库与测站、测站与测站之间。设备机动到达特定测站后、具备观测状态前需要进行的准备工作的耗时称为展开时间t_open，设备完成一次观测后、具备机动状态前需要进行的准备工作的耗时称为收拢时间t_close，设备在同一测站的两次观测之间需要进行的准备工作的耗时称为冷却时间t_cool。由于设备使用的观测器件为精密仪器，在若干次观测后，观测器件需要进行必要的校准与调试，此时设备不能正常工作。对于任一设备而言，引入剩余观测次数的概念，当剩余观测次数为0时，认为设备失效。

对上述地面车载测量设备的使用涉及一个观测任务调度问题，该问题可描述如下：现有M台观测设备，每一设备的初始位置已知、剩余观测次数已知，所有设备最早可由t₀时刻出发，需在t₁至t₂时间内对N个空间目标进行观测，可供使用的测站有L个，要求给出最优的观测方案。

上述问题的本质是一个武器目标分配(Weapon Target Assignment，WTA)问题，在工程实际中，通常采用穷举法来求解。但是由于涉及到设备、测站与目标三者的映射关系，且需要考虑的约束条件较多，问题较为复杂，采用穷举法会大大增加计算负担，必须采取更为合适的方法来求解。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种车载测量设备观测任务调度问题的求解方法，能够实现地面车载测量设备对空间目标观测任务调度。

一种车载测量设备观测任务调度问题的求解方法，包括：

获取空间目标观测任务；根据所述空间目标观测任务，计算观测时间内所有测量设备在所有测站对所有观测目标存在的观测窗口全集；

根据所述空间目标观测任务，判断每个测量设备由初始位置转场的设备转场约束、剩余观测次数约束、测站进出约束以及优化指标约束；

根据所述空间目标观测任务以及所述观测窗口全集，计算总机动距离、总观测时长、观测次数以及观测目标数目；

根据设备转场约束、剩余观测次数约束、测站进出约束、优化指标约束、总机动距离、总观测时长、观测次数以及观测目标数目，建立调度问题模型；

采用多目标整数遗传算法对所述调度问题模型进行求解，得到最优的空间目标观测方案。

在一个实施例中，获取空间目标观测任务；根据所述空间目标观测任务，计算观测时间内所有测量设备在所有测站对所有观测目标存在的观测窗口全集包括：

所述空间目标观测任务包括：测量设备的数量、测量设备的初始位置、测量设备的剩余观测次数、观测时间、观测目标的数量以及测站的数量；