[发明专利]一种基于资源互换的空间信息网络任务规划方法

权利要求书

1.一种基于资源互换的空间信息网络任务规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始化空间信息网络的基本参数；

2)将规划周期划分为K个等长时隙，其中，各时隙的长度为τ，构造空间信息网络资源时变图G_K(V,A)，其中，V和A分别代表图中的顶点集合和资源弧的集合；

3)对各任务om_i∈OM的可行资源组合空间进行采样，将独立性大于等于n的资源组合集合P_i作为备选资源集合；

4)计算各资源组合之间的冲突关系，并构造资源组合冲突图RCG(P_C,E_C)，P_C及E_C分别表示资源组合冲突图的顶点与边集合；

5)求解资源组合冲突图中的最大独立集，完成基于备选资源组合的大尺度全局任务规划，得到全局规划结果；

6)对全局规划结果的邻域进行搜索，再通过资源互换的方式完成任务规划方案的局部调整，完成基于资源互换特性的任务规划；

步骤4)的具体操作为：

4a)将集合P_se＝∪_1≤i≤|OM|P_i中的备选资源组合添加为资源组合冲突图中的顶点；

4b)当资源组合p_i,k与p_j,l存在冲突关系或满足i＝j且k≠l，则在资源组合冲突图的节点p_i,k与p_j,l之间添加边，其中，p_i,k表示任务om_i的第k个备选资源组合。

2.根据权利要求1所述的基于资源互换的空间信息网络任务规划方法，其特征在于，空间信息网络的基本参数包括对地观测卫星集合OS、中继卫星集合RS、地面站集合GS、数据处理中心dc、观测目标集合OB、任务集合OM及规划周期T。

3.根据权利要求1所述的基于资源互换的空间信息网络任务规划方法，其特征在于，步骤5)的具体操作为：

5a)初始化

5b)将资源组合冲突图的顶点集合P_C中的所有顶点按照度由大到小进行排序，选择度最大的顶点p₀；

5c)将度最大的顶点p₀加入到输出集合P_su中；

5d)从顶点集合P_C中删除顶点p₀及所有与其相邻的顶点，并从集合E_C中删除所有与所删除顶点关联的边；

5e)当转至步骤5b)，否则，则输出集合P_su，并基于P_su获得已规划任务集合及已规划任务的资源分配方案。

4.根据权利要求1所述的基于资源互换的空间信息网络任务规划方法，其特征在于，步骤6)的具体操作为：

6a)获取资源时变图G_K(V,A)和除去被已规划任务占用资源所代表资源弧的子图G_K'(V',A')，获取已成功规划任务集合OM_y及未规划任务集合OM_w；

6b)计算OM_w中所有任务的资源短缺程度并由大到小排序，将任务om_i所有可行任务组合被占用资源数量的最小值定义为该任务的资源短缺程度；

6c)初始化计数器n＝1；

6d)对于OM_w中第n个任务om_n，通过资源互换的方式为其寻找闲置资源；

6e)计数器n加1；

6f)当n小于等于|OM_w|，则转至步骤6d)；否则，则输出任务集合OM_y。

5.根据权利要求4所述的基于资源互换的空间信息网络任务规划方法，其特征在于，步骤6d)的具体操作为：

6d1)寻找任务om_n被已规划任务占用资源最少的可行资源组合Pd_n，设Pz_n表示Pd_n中的被已规划任务占用资源集合；

6d2)遍历所有资源弧a∈Pz_n，对于占用资源弧a的任务fom(a)，通过资源互换的方式为其重新分配任务组合，使得a不再被占用，如果资源互换成功，则更新G_K’(V’,A’)，并将资源弧a从资源集合P_Zn中删除，否则，则跳转至步骤6e)；

6d3)在G_K’(V’,A’)中寻找到的路径p_n，同时更新G_K’(V’,A’)，并将任务om_n添加到已成功规划的任务集合OM_y中。