[发明专利]一种智能遥感卫星层次化分布式自主协同任务规划系统

说明书

本发明公开了一种智能遥感卫星层次化分布式自主协同任务规划系统，其包括多星任务协调器和星上调度器，所述多星任务协调器将待分配任务集合中的任务分配给下辖的多颗智能卫星并将任务处理成星上调度器直接识别的元任务，各智能卫星利用其星上调度器对被分配的新任务和已有任务进行统一调度，其中，所述多星任务协调器在进行任务分配之前，预先估计相关星上调度器的调度结果，并以此作为任务分配的依据。本发明成功地攻关了成像任务可调度性预测、高维空间下的多任务多资源动态调度、精细化规划与调度算法设计的关键科学问题和技术难题，使多星自主协同任务规划技术能够更好地应用于国防建设领域，并促进了分配方案的合理化和资源使用的高效化。

技术领域

本发明涉及遥感卫星技术领域，尤其涉及一种智能遥感卫星层次化分布式自主协同任务规划系统。

背景技术

遥感卫星，是用作外层空间遥感平台的人造卫星。通常，遥感卫星可在轨道上运行数年。卫星轨道可根据需要来确定。遥感卫星能在规定的时间内覆盖整个地球或指定的任何区域，当沿地球同步轨道运行时，它能连续地对地球表面某指定地域进行遥感。所有的遥感卫星都需要有遥感卫星地面站，从遥感集市平台获得的卫星数据可监测到农业、林业、海洋、国土、环保、气象等情况，遥感卫星主要有气象卫星、陆地卫星和海洋卫星三种类型。

遥感卫星技术目前取得了较大的进步，不同遥感卫星的工作模式和使用约束十分复杂，一般具有相对独立的任务规划系统，目前的遥感卫星技术仍然存在以下问题：

(1)任务规划问题的复杂性。智能卫星任务规划在任务、资源、约束和优化目标等四个方面都有一定的特殊性，常见的资源调度模型与优化方法很难解决。

(2)调度算法的复杂性与不确定性。调度算法的随机性使得调度结果也具有不确定性，同时也增加了可调度性预测的难度。

(3)任务样本选择的复杂性。不同卫星在轨运行过程中会积累大量的历史任务数据，如何选择典型代表性样本来提高预测算法的执行效率具备一定难度。

(4)样本特征提取的复杂性。成像任务一般具备静态与动态两方面的属性特征：静态属性主要为任务独立具备的不随所在任务集合改变而变化的相关属性，如成像任务的数据类型、分辨率、优先级、需求观测时长、气象条件和成像模式等；动态属性随着任务所在集合的变化而变化，如描述任务之间资源竞争情况、观测机会冲突情况等。如何在各类属性中选择对于预测过程具有决定性影响的特征同样是十分复杂的。

(5)不同行业众多用户每天提交的成像观测需求将突破数万条，如何将多用户提交的大量成像任务有效地分配给不同遥感卫星尚缺乏有效的理论和技术支撑。

(6)遥感卫星任务规划具有复杂的约束、难以预测的状态信息以及繁杂的需求种类，使得卫星任务规划问题一直是系统工程领域的难点。

(7)随着遥感卫星和成像任务数目的急剧增加，如何将新型卫星获得的高分辨率遥感影像快速及时地传输到地面用户(即多任务多地面站调度)，尚缺乏有效的技术支撑。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种智能遥感卫星层次化分布式自主协同任务规划系统，其成功地攻关了成像任务可调度性预测、高维空间下的多任务多资源动态调度、精细化规划与调度算法设计等关键科学问题和相应的技术难题，使多星自主协同任务规划技术能够更好地应用于实际的国防建设领域，促进了分配方案的合理化，促进了资源使用更加高效。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：