[发明专利]一种地面测控资源配置优化方法和装置

说明书

本申请涉及一种地面测控资源配置优化方法和装置。所述方法包括：将航天器测控任务分解成多个原子型任务，得到其备选可用弧段集合和可执行弧段冲突集合。使用备选可用弧段完成各原子型任务，根据各原子型任务的各个备选可用弧段的执行状态构建二值型决策向量，建立描述原子型任务在地面测控资源分配中相互制约关系的地面测控资源配置约束模型，并根据航天器用户方和地面测控设备管理方对测控设备的不同需求构建双层优化目标，以引导可回溯并行最佳优先搜索过程求解地面测控资源配置优化问题，得到地面测控资源配置优化方案包。上述方法兼顾任务满足情况和设备利用情况，能灵活适应不同用户需求和测控设备部署条件下的测控资源优化配置的要求。

技术领域

本申请涉及航天器测控资源调度技术领域，特别是涉及一种地面测控资源配置优化方法和装置。

背景技术

随着越来越多的通信、遥感、气象和导航航天器在轨运行，航天器测控网面临的多航天器同时测控的可见时间窗口资源争用问题也越来越严重。航天器用户方希望所提出的航天器测控需求能最大程度地得到满足，而地面测控设备管理方也是希望能最大程度地提高设备负荷率一方面来测控和保障更多的航天器在飞行轨道上顺利完成既定工作任务。因此很有必要利用地面测控资源配置优化方法来解决这一地面测控资源冲突的问题。

对地面测控资源配置优化问题进行建模研究实质上是需要对航天器的测控原子型任务调度问题进行优化建模研究。航天器的测控原子型任务调度问题是多类约束并存、资源高度冲突的组合最优化问题，但这类问题又比经典的组合优化问题求解困难，主要是因为该问题涉及到的约束种类复杂且数量众多，优化目标的组成成分多样且在优化过程中呈现出不确定性。目前对这类问题的求解有基于启发式策略的改进遗传算法等现代演化算法，但实践表明这类算法虽然能求得问题的近似最优解，但是计算效率低下，所花费的运算时间往往是不能容忍的，不适合实际工程需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种均衡考虑航天器测控需求满足率和测控设备资源利用率的地面测控资源配置优化方法和装置。

一种地面测控资源配置优化方法，所述方法包括：

根据预设的测控任务数据得到对应的原子型任务集合、每个原子型任务的备选可用弧段集合和每个备选可用弧段的可执行弧段冲突集合。

使用备选可用弧段完成所有原子型任务，根据原子型任务的备选可用弧段的执行状态构建相应的二值型决策向量。

根据原子型任务在地面测控资源分配中的相互制约关系，建立对应的地面测控资源配置约束模型。

根据航天器用户方和地面测控设备管理方对测控设备的不同使用需求构建双层优化目标。双层优化目标的第一层优化目标是任务满足率，第二层优化目标是由完全不参与测控任务的预留设备的数量和重要性，以及预留设备的所属地理区域的均衡性构成的综合性指标。

根据二值型决策向量和地面测控资源配置约束模型，基于双层优化目标的引导使用可回溯并行最佳优先搜索过程，得到地面测控资源配置优化方案包。

其中一个实施例中，使用备选可用弧段完成所有原子型任务，根据原子型任务的备选可用弧段的执行状态构建相应的二值型决策向量的步骤包括：

使用预设的备选可用弧段完成原子型任务集合中的各个原子型任务，得到各个原子型任务的备选可用弧段的执行状态值。

根据各个备选可用弧段的执行状态值，构建所有原子型任务的各个备选可用弧段对应的二值型决策向量。

其中一个实施例中，得到各个原子型任务的备选可用弧段的执行状态值的方式包括：

当原子型任务在备选可用弧段上执行时，将备选可用弧段的执行状态值设置为1，否则设置为0。

其中一个实施例中，根据原子型任务在地面测控资源分配中的相互制约关系，建立对应的地面测控资源配置约束模型的方式包括：