[发明专利]一种多星在线协同调度方法

说明书

本发明公开了一种多星在线协同调度方法，该方法包括：Step1，各个卫星对常规目标生成预规划观测方案，并执行当前观测方案；Step2，当有新应急目标到达时，主星筛选可执行该任务的载荷信息，再发送给执行卫星；Step3，各卫星接收到信息后本地计算与目标的可见性关系，生成和发送观测报告给主星；Step4，主星根据各观测报告，并确定所要执行该观测任务的卫星，并将任务分配结果给各个确定执行新应急目标的各卫星；Step5，观测任务执行卫星将新的协同任务加入到以后的待规划任务中，并更新自己的观测方案，并执行新的观测规划方案。本发明不仅能降低人力成本，也能大大提高卫星资源的使用效率，以更优质更可靠地应对不同应用场景的观测需求。

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，特别是涉及一种多星在线协同调度方法。

背景技术

如图1所示，卫星星簇由一颗主星和多颗观测执行卫星组成(主星也可执行目标观测的任务)。在敏捷卫星的应用场景中，卫星星簇中的每个卫星都有各自的日常观测目标集合和对应的观测任务。同时，为了加强卫星对应急目标的响应能力，快速识别目标确定目标状态，所以提出了卫星星上自主规划能力的设计需求。但是，当前的自主卫星多为单星自主模式，即应急目标只能交给指定的卫星进行执行。由于卫星运行轨道、观测资源等制约条件(对应时间窗约束和固存等资源约束)，单个卫星常常不能及时对目标的观测需求进行快速响应。随着卫星技术的发展，卫星数量的增多，传统各个卫星烟囱式的管控机制不再适用于未来的动态应用场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多星在线协同调度方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种多星在线协同调度方法，所述卫星星簇的管控结构为集中-分布式结构，其包括一颗主星和多颗执行卫星；所述卫星星簇的观测任务包括常规目标观测任务和应急目标协同观测任务，所述多星在线协同调度方法包括：

Step1，各个卫星利用滚动规划算法对常规目标生成预规划观测方案，并执行当前的规划观测方案；

Step2，当有新应急目标到达时，主星先筛选可执行该任务的载荷信息，再通过星间链路将应急目标信息通过广播的方式发送给对应的执行卫星，并设定观测分析报告的接收时间；

Step3，接收到主星传送的应急目标信息的执行卫星利用本地的计算资源预估自己对该应急任务的观测成本，生成观测报告后并发送回主星；

Step4，主星根据各个执行卫星的观测报告，并利用任务协同分配算法确定执行应急目标观测任务的执行卫星，并将应急目标观测任务指派给相应的执行卫星；其中，执行应急目标观测任务的执行卫星满足的条件包括：a、满足应急目标的观测载荷需求；b、满足应急目标的观测截止时间需求；c、不影响该星已有的应急目标观测情况；其中，“任务协同分配算法”包括下述任意之一：

算法1，随机选取满足观测需求的卫星；

算法2，将应急目标安排在最早可开始观测的卫星；

算法3，将应急目标安排给剩余固存资源最多的卫星；

算法4，将应急目标安排给目标密度最低的卫星；

算法5，将应急目标安排在时间窗口竞争度最小的卫星；

算法6，将应急目标安排在时间窗最长的卫星；

算法7，将应急目标安排在新应急目标的加入能带来最高收益增量的卫星；

算法8，将应急目标安排给能使目标获得最高固存收益比排名的卫星；

算法9，将应急目标安排给常规目标观测完成率最高的卫星；