[发明专利]航天器多优先级任务执行序列自动生成方法

权利要求书

1.航天器多优先级任务执行序列自动生成方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、获取规划器规划得到动作序列及其相应的时间约束网络，判断动作的性质并进行标记，依据动作效果判断动作性质，所述动作效果为目标状态的动作，判断该动作性质为任务动作，其他动作为辅助动作；

步骤二、根据步骤一标记的动作性质，为每个动作计算执行时间保留比例K_i；

步骤三、在规划器生成的时间约束网络的基础上对规划结果中的动作进行升序排序生成动作队列Qact，排序的依据是动作的最早可能开始时刻，开始时刻较早的动作排序靠前，排序靠前的动作在步骤四中优先处理，模拟执行过程中动作依次确定时刻的过程；动作i开始点st_i，最早可能开始时刻为边Ost_i的权值的负数，即-e[st_i][O]；

步骤四、根据步骤二得到的各动作的时间保留比例K_i，采用增量式时间约束传播对步骤三得到动作顺序逐个确定规划结果中动作的开始结束时刻；对于动作序列中的每个动作，动作的开始时刻确定为最早可能开始时刻，然后对动作的开始时刻确定带来的时间约束变化在时间约束网络中进行增量式前向时间约束传播，在时间约束传播后的时间约束网络中根据时间保留比例K_i确定动作的结束时刻，然后对动作结束时刻确定带来的约束变化进行增量式前向时间约束传播和增量式后向时间约束传播；

步骤五、根据步骤四中确定的开始结束时刻，输出动作序列的调度结果，即实现航天器多优先级任务执行序列自动生成。

2.如权利要求1所述的航天器多优先级任务执行序列自动生成方法，其特征在于：还步骤六：航天器多优先级任务执行序列自动生成采用增量式时间约束传播，实现快速准确生成任务执行序列，节省人力物力；在保证满足时间约束的基础上，考虑任务中子任务优先级及动作的性质确定动作执行时刻，有利于提高任务的可靠性及动作时间分配的合理性。

3.如权利要求1或2所述的航天器多优先级任务执行序列自动生成方法，其特征在于：步骤一的实现方法为，

由于航天器的资源有限，有时难以满足所有的任务目标，因此为任务设置优先级，在资源不足的时候优先级满足高优先级的任务；对于动作时间确定问题，规划器前期的规划已经找到了满足时间约束的动作序列，对无法满足的任务已经进行了取舍；此时优先级为动作时间分配的依据，优先级高的任务持续时间越长任务整体收益越高；为了统一任务动作i的执行时间保留比例K_i的计算，所有辅助动作的优先级设为0，通过公式(1)计算执行时间保留比例K_i：

式中P_i为动作i对应的动作优先级，P_max为最大任务优先级。

4.如权利要求3所述的航天器多优先级任务执行序列自动生成方法，其特征在于：步骤四的实现方法为，

步骤4.1：取步骤三动作队列Qact中的第一个动作；

步骤4.2：确定步骤4.1中所取动作的开始时刻，动作的开始时刻ST_i取其最早可能值，即动作开始时刻ST_i＝-e[st_i][O]，st_i为时间约束网络中代表动作i开始时刻的点，e[st_i][O]为边st_iO上的值；相应的，在时间约束网络中，修改边Ost_i和st_iO值，使边Ost_i和st_iO值代表的含义为动作开始时刻固定为t_s，通过公式(2)计算边Ost_i的值e[O][st_i]，通过公式(3)计算边st_iO的值e[st_i][O]：

e[O][st_i]＝-e[st_i][O] (2)

e[st_i][O]＝e[st_i][O] (3)

步骤4.3：在步骤4.2修改后的时间约束网络中，进行增量式时间约束前向传播，从st_i开始沿点的出边传播时间约束，减少时间约束处理计算量，提高求解效率；

步骤4.3.1：建立待处理节点队列Qnote，将节点st_i从后方加入Qnote；

步骤4.3.2：从Qnote中取第一个点n，计算与点n的出边相连的点m的边e[O][m]通过公式(4)实现：

e[O][m]＝min(e[O][m],e[O][n]+e[n][m]) (4)

如果点m的e[O][m]边值发生改变且点m不在Qnote中，将点m从后方加入Qnote；

步骤4.3.3：重复4.3.2直到Qnote中没有待处理节点；

步骤4.4：在步骤4.3处理过的时间约束网络中动作i的结束时刻ET_i∈[-e[et_i][O],e[O][et_i]]，et_i为在时间约束网络中代表动作i的结束时刻的点，根据步骤二得到的各动作的时间保留比例K_i为ET_i取值确定动作结束时刻，有利于提高任务的可靠性及动作时间分配的合理性；通过公式(5)计算ET_i的值，通过公式(6)计算动作i的结束时刻确定后边Oet_i的值e[O][et_i]，通过公式(7)计算动作i的结束时刻确定后边et_iO的值e[et_i][O]：

ET_i＝-e[et_i][O]+K_i·(e[O][et_i]+e[et_i][O]) (5)

e[O][et_i]＝ET_i (6)

e[et_i][O]＝-ET_i (7)

步骤4.5：在步骤4.4修改后的时间约束网络中，进行增量式时间约束前向传播；建立待处理节点队列Qnote，将节点et_i从后方加入Qnote，进行前向传播，前向传播方法与步骤4.3相同；

步骤4.6：在步骤4.5修改后的网络中，进行增量式时间约束后向传播，从当前点et_i开始沿点的入边传播时间约束；

步骤4.6.1：建立待处理节点队列Qnote，将节点et_i从后方加入Qnote；

步骤4.6.2：从Qnote中取第一个点n，计算与点n的入边相连的点m的边e[m][O]通过公式(8)实现：

e[m][O]＝min(e[m][O],e[m][n]+e[n][O]) (8)

如果点m的e[m][O]边值发生改变且点m不在Qnote中，就将其从后方加入Qnote；

步骤4.6.3：重复4.3.2直到Qnote中没有待处理节点；

步骤4.7：检查步骤三中定义的动作队列Qact中是否有剩余动作；如果没有剩余动作，动作时间确定结束，转入步骤五；如果有剩余动作，返回步骤4.1。