[发明专利]卫星任务规划方法、装置、存储介质和电子设备

权利要求书

1.一种卫星任务规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取卫星集合和观测任务集合；

S2、从卫星集合中选出当前规划卫星；

S3、对所述当前规划卫星进行任务资源匹配；

S4、从未规划卫星集合中删除所述当前规划卫星，更新未规划卫星集合，返回步骤S2，直到没有卫星资源能够再进行规划，结束任务规划，生成初始任务规划序列；

S5、构建卫星任务规划优化模型；

S6、基于所述初始任务规划序列、所述卫星任务规划优化模型和改进的邻域搜索算法获取最终的优化任务规划方案，所述改进的邻域搜索算法的改进之处包括在迭代中可以接受不可行解；

其中，所述卫星任务规划优化模型包括：

适应度函数为

其中：

表示完成任务T_m的观测得到的收益；表示违反约束惩罚值，如果规划方案解R_solution为可行解否则分别表示解的能量约束惩罚值、储存容量约束惩罚值、时间窗约束惩罚值以及最长工作时间约束惩罚值，β，λ、为平衡量纲参数；R_solution＝{R₁,R₂,...R_n,...R_N}表示一个任务规划方案；R_n表示卫星S_n的执行任务序列，按照卫星S_n依次执行观测任务的先后顺序排列而成；

约束条件包括：

能量约束惩罚约束、储存容量约束惩罚约束、时间窗约束惩罚约束和最长工作时间惩罚约束，其计算公式如下：

其中：

表示0和之间的较大值；表示S_n已观测任务消耗的能量，表示卫星S_n观测单位时间消耗的能量，表示任务T_m观测所需时间；表示S_n偏转角进行调整时消耗的能量，其中x_ijn为0，1变量，当卫星S_n在观测任务T_i后观测任务T_j，x_ijn＝1，否则的话等于0；表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_j之间的调整时间；表示卫星S_n单位时间姿势调整消耗的能量；

其中：

表示0和之间的较大值；表示当前规划卫星S_n已经消耗的储存容量，表示当前规划卫星S_n观测单位时间消耗的储存容量，表示任务T_m观测所需时间，表示卫星S_n观测任务T_m需要耗费的储存容量，为卫星S_n的最大储存容量；

其中：

表示0和之间的较大值，表示任务T_m的最迟开始观测时间，表示卫星S_n尝试对任务T_m执行观测的时间，表示和T_i^star之间的较大值，T_i表示卫星S_n执行任务T_m之前执行的观测任务，表示卫星S_n尝试对任务T_i执行观测的时间，如果T_i为S_n第一个观测任务，T_i^star表示任务T_i的最早开始观测时间；t_imn表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_m之间的调整时间，表示任务T_i观测所需时间；

其中：

表示0和之间的较大值，为卫星最长工作时间，为卫星实际工作时间，它主要由三部分组成，表示卫星执行任务观测时间，表示任务T_m观测所需时间；表示卫星姿势转换所消耗的时间，其中x_ijn为0，1变量，当卫星S_n在观测任务T_i后观测任务T_j，x_ijn＝1，否则的话等于0；表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_j之间的姿势调整时间；表示卫星S_n所消耗的等待时间，表示和0之间的较大值，表示任务T_m的最早开始观测时间，表示当前规划卫星S_n尝试对任务T_m执行观测的时间，表示和之间的较大值，T_i表示当前规划卫星S_n执行任务T_m之前执行的观测任务，t_imn表示S_n从观测任务T_i到观测任务T_m之间的调整时间，表示任务T_i观测所需时间。