[发明专利]一种用于解决面向成像卫星的时间依赖型调度问题的算法

摘要

本发明涉及一种用于解决面向成像卫星的时间依赖型调度问题的算法，面向成像卫星的时间依赖型调度问题是对传统卫星调度问题的扩展，本发明针对任务收益与成像时刻之间的时间依赖关系对问题进行建模,提出了求解该问题的启发式算法。本发明在传统卫星调度问题中加入对时间依赖的考虑可以提高成像质量,降低产生无用产品的可能性,而且提出的启发式算法的求解效果要优于IBM公司约束规划算法引擎ILOG CP Optimizer。

主权项

一种用于解决面向成像卫星的时间依赖型调度问题的算法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1：读入三元组<SatelliteItme,StationItme,TaskItme>,并初始化迭代次数，其中SatelliteItme,StationItme,TaskItme分别表示卫星信息,地面站信息和任务信息；步骤2：对观测任务集J中的任务进行排序,生成任务队列Sequence,Sequence中包含I个任务,I＝N,Sequence[1]表示队列的首任务；步骤3：判断I是否等于0,如果I＝0,转至步骤11；步骤4：对Sequence[1]的可用观测时间窗口进行裁剪；步骤5：判断Sequence[1]是否有可用观测时间窗口,如果没有,则将Sequence[1]从Sequence中删除,I＝I‑1,并转至步骤3；步骤6：为Sequence[1]确定观测开始时刻t；步骤7：针对Sequence[1]的观测开始时刻t进行约束检查,如果Mt>M,则将Sequence[1]从Sequence中删除,I＝I‑1,并转至步骤3，其中，M为卫星固存的最大值，Mt：为观测开始时刻t的卫星固存占用值；步骤8：对Sequence[1]的回传时间窗口进行裁剪；步骤9：判断是否有可用回传时间窗口,如果没有,则将Sequence[1]从Sequence中删除,I＝I‑1,并转至步骤3；步骤10：为Sequence[1]确定回传开始时刻,然后将Sequence[1]从Sequence中删除,I＝I‑1,并转至步骤3；步骤11：计算收益并生成当前方案，判断是否满足迭代终止条件,如果不满足,转至步骤2；步骤12：依据方案的总收益生成最优调度方案,算法结束，其中，设定任务的优化目标是使得完成成像并数传的任务累积收益最大，并设定任务动态收益函数：Fj(t)=0.6*wj,t0≤t<t10.8*wj,t1≤t<t2wj,t2≤t<t30.8*wj,t3≤t<t40.6*wj,t4≤t≤t5,]]>wj是目标j的最大观测收益,j∈J，J为观测任务集，t0、t5为目标j在卫星圈次能被观测的最早开始时刻和最晚开始时刻，每个观测时间窗口都被平均划分为5个时间段，其中，在步骤2中，任务序列是指以观测任务编号为元素构成的一个一维数组，任务序列构造过程中,首先根据排序规则确定排序指标,每个任务的选择概率为Pj，构造任务序列时,首先产生一个随机数r,若P1+P2+…+Pj‑1<r<P1+P2+…+Pj,则选择任务j，如果任务j是第一个被选中的任务,那么任务序列中的第一个元素为j,Sequence[1]＝j,然后在剩余任务中重新计算每个任务的选择概率挑选出第2个任务,以此类推最终构造出一个完整的任务序列Sequence。