面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法、系统、存储介质和电子设备，涉及卫星任务规划技术领域。本发明专利技术提供一种面向服务满足的任务与卫星双边匹配方法，该方法通过建立遥感卫星的结构化、规范化体系，建立任务

【技术实现步骤摘要】
面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法和系统


[0001]本专利技术涉及卫星任务规划
，具体涉及一种面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法、系统、存储介质和电子设备。

技术介绍

[0002]近年来随着航天技术的不断进步，在轨卫星数据得到了飞速增加，卫星能力也发生了质的飞跃，用户对卫星任务的完成需求也随之大幅提升，针对单星的传统任务规划方式已经不能满足日益增长的用户需求。
[0003]在满足任务需求的时候必会从遥感卫星中映射出对应的多类遥感卫星，如获取、传输、分发、处理遥感卫星等。然而，任务对各类遥感卫星的需求具有组合性，各类遥感卫星之间往往具有极高的耦合关系，导致建立需求与遥感卫星之间的映射关系具有一定的复杂性。
[0004]为了提高卫星系统的整体效益和任务需求，高效利用有限数量的遥感卫星，有必要提供一种面向服务满足的任务与卫星双边匹配方案。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法、系统、存储介质和电子设备，解决了现有技术无法满足任务对各类遥感卫星的需求具有组合性的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法，包括：
[0010]S1、根据任务集合和卫星资源，获取用于共同完成任务的遥感卫星簇，所述遥感卫星簇的数量与任务的数量一一对应；
[0011]S2、根据所述任务集合、卫星资源和遥感卫星簇，以最小化整体耗能为目标，构建任务
‑
遥感卫星匹配模型；
[0012]S3、根据所述任务
‑
遥感卫星匹配模型，采用分布式协同任务指派方法完成遥感卫星簇的任务规划。
[0013]优选的，所述S2中的任务
‑
遥感卫星匹配模型包括：
[0014]以最小化整体耗能为目标的目标函数：
[0015][0016]其中，S表示分布式卫星系统中卫星集合，S＝{s1,s2,...,s
w
}；
[0017]s
j
表示第j颗卫星，j＝{1,2,...,w}，w为卫星的总数量；
[0018]F表示待观测的任务集合，F＝{f1,f2,...,f
v
}，v为任务的总数量；
[0019]S
i
表示用于共同完成任务f
i
的遥感卫星簇，S
i
∈S；
[0020]p
ji
表示卫星s
j
完成任务f
i
所消耗的能量；
[0021]为决策变量，如果任务和任务都要占用卫星s
j
，且任务紧跟任务之后执行，则否则其中其中
[0022]优选的，所述S2中的任务
‑
遥感卫星匹配模型还包括：
[0023]约束条件：
[0024](1)一个任务在执行时只能占用一个卫星，且任务只能被执行一次，如果任务被安排执行，则只能有一个后续任务，该任务能够为虚拟任务；
[0025][0026](2)保证卫星s
j
的任务队列中起始任务只能有一个；
[0027][0028](3)保证卫星s
j
的任务队列中的任务按顺序执行，即任务的执行时间不会重叠，如果任务f
i
占用卫星s
j
，那么其前任任务和后续任务也占用卫星s
j
；
[0029][0030](4)确定前后两个任务的执行时间先后关系；
[0031][0032](5)保证任务只能在一个时间窗口内执行；
[0033][0034](6)确定任务的执行时间被限定在相应的时间窗口内；
[0035][0036][0037](7)CQ
i
≤sf
i
≤C
i
；
[0038]其中，sf
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，任务f
i
实际开始时间，设f0＝0；
[0039]lf
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，任务f
i
执行准备时间，lf
i
≥0；
[0040]l
ij
表示任务f
i
对卫星s
j
的占用时间，l
ij
≥0；
[0041]D
ij
表示任务f
i
占用卫星s
j
时所允许时间窗口数目；
[0042]FM
ij
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
时所允许时间窗口集合；
[0043][0044][0045]其中和分别表示f
i
占用卫星s
j
释放所允许的第h个时间窗口的开始时间和结束时间；
[0046]为决策变量，如果任务f
i
占用卫星s
j
，执行时所占用的时间窗口为则否则
[0047]CQ
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，执行时所占用的时间窗口为则卫星s
j
执行任务f
i
的最早可能开始时间；
[0048][0049]C
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，执行时所占用的时间窗口为则卫星s
j
执行任务f
i
的最晚可能开始时间；
[0050][0051]优选的，所述S3中采用分布式协同任务指派方法，在对应的遥感卫星簇中为每一任务的执行选择一个无冲突并满足时间约束的可见时间窗口，完成任务规划；
[0052]定义遥感卫星簇中任一卫星s
j
当前待观测的任务队列为当前待观测的任务队列为s
j
对于任务f
i
待判断的候选可见的时间窗口集为待判断的候选可见的时间窗口集为
[0053]则时间约束检验算法包括：
[0054]S100、置初值为h＝0，a＝0，z＝0；其中h为待判断的候选可见时间窗口fw
ijh
的编号；a为插入点位置；z为一逻辑量，表示是否有满足时间约束的可见时间窗口；1表示有，0表示无；
[0055]S200、若h<D
ij
，则令h＝h+1，a＝1，转入S300；否则，z＝1，选择最优时间窗口投标，退出；否则转S900；
[0056]S300、若a&gt;q+1，q＝|F<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法，其特征在于，包括：S1、根据任务集合和卫星资源，获取用于共同完成任务的遥感卫星簇，所述遥感卫星簇的数量与任务的数量一一对应；S2、根据所述任务集合、卫星资源和遥感卫星簇，以最小化整体耗能为目标，构建任务
‑
遥感卫星匹配模型；S3、根据所述任务
‑
遥感卫星匹配模型，采用分布式协同任务指派方法完成遥感卫星簇的任务规划。2.如权利要求1所述的面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法，其特征在于，所述S2中的任务
‑
遥感卫星匹配模型包括：以最小化整体耗能为目标的目标函数：其中，S表示分布式卫星系统中卫星集合，S＝{s1，s2，...，s
w
}；s
j
表示第j颗卫星，j＝{1，2，...，w}，w为卫星的总数量；F表示待观测的任务集合，F＝{f1，f2，...，f
v
}，v为任务的总数量；S
i
表示用于共同完成任务f
i
的遥感卫星簇，S
i
∈S；p
ji
表示卫星s
j
完成任务f
i
所消耗的能量；为决策变量，如果任务和任务都要占用卫星s
j
，且任务紧跟任务之后执行，则否则其中其中3.如权利要求2所述的面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法，其特征在于，所述S2中的任务
‑
遥感卫星匹配模型还包括：约束条件：(1)一个任务在执行时只能占用一个卫星，且任务只能被执行一次，如果任务被安排执行，则只能有一个后续任务；(2)保证卫星s
j
的任务队列中起始任务只能有一个；(3)保证卫星s
j
的任务队列中的任务按顺序执行，即任务的执行时间不会重叠，如果任务f
i
占用卫星s
j
，那么其前任任务和后续任务也占用卫星s
j
；(4)确定前后两个任务的执行时间先后关系；
(5)保证任务只能在一个时间窗口内执行；(6)确定任务的执行时间被限定在相应的时间窗口内；(6)确定任务的执行时间被限定在相应的时间窗口内；其中，sf
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，任务f
i
实际开始时间，设f0＝0；lf
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，任务f
i
执行准备时间，lf
i
≥0；l
ij
表示任务f
i
对卫星s
j
的占用时间，l
ij
≥0；D
ij
表示任务f
i
占用卫星s
j
时所允许时间窗口数目；FM
ij
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
时所允许时间窗口集合；时所允许时间窗口集合；其中和分别表示f
i
占用卫星s
j
释放所允许的第h个时间窗口的开始时间和结束时间；为决策变量，如果任务f
i
占用卫星s
j
，执行时所占用的时间窗口为则否则CQ
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，执行时所占用的时间窗口为则卫星s
j
执行任务f
i
的最早可能开始时间；C
i
表示如果任务f
i
占用卫星s
j
，执行时所占用的时间窗口为则卫星s
j
执行任务f
i
的最晚可能开始时间；4.如权利要求3所述的面向服务满足的任务与遥感卫星双边匹配方法，其特征在于，所述S3中采用分布式协同任务指派方法，在对应的遥感卫星簇中为每一任务的执行选择一个无冲突并满足时间约束的可见时间窗口，完成任务规划；定义遥感卫星簇中任一卫星s
j
当前待观测的任务队列为当前待观测的任务队列为s
j
对于
任务f
i
待判断的候选可见的时间窗口集为待判断的候选可见的时间窗口集为D
ij
＝|...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳鹏，张萍，胡笑旋，朱外明，李康，逯冰倩，李健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：