[发明专利]一种卫星任务自主连续规划方法

摘要

一种卫星任务自主连续规划方法，卫星在某一时刻，根据卫星轨道及目标控制区域集G，计算进入集合G的可执行任务，并将任务按照长期任务、中期任务、短期任务的等级化规划方法，结合卫星的当前状态集合S，判断任务是否可以纳入新的任务集合P’。如果多个任务执行有资源冲突，根据预先制订好的规则进行冲突消解。更新当前任务集合P与集合P’保持一致，提取集合P中到达启动时间的短期任务给实时系统执行。最后更新集合G及集合S。本发明解决了卫星不依赖外界控制和信息注入，准确感知自身状态和外部环境，自主地控制卫星来完成各种任务的问题，提高卫星自主工作能力，降低卫星出现致命故障的风险。

主权项

一种卫星任务自主连续规划方法，其特征在于步骤如下：(1)卫星沿自身轨道运行，通过上注轨道根数获得星下点轨迹，在某一时刻t0，卫星对轨迹上从t0开始，到t1时刻的点进行均匀采样，得到多个星下点轨迹采样点，根据设定的采样点进入目标控制区域Gi的判断准则，判断这些采样点是否进入目标控制区域Gi，设卫星的目标控制区域Gi为卫星星下点轨迹所在平面的多边形区域，i＝1…n，n为正整数，卫星的目标控制区域集G包括卫星的多个目标控制区域Gi，若卫星轨迹上的采样点进入目标控制区域Gi，且采样点从进入目标控制区域Gi到离开目标控制区域Gi的时间长度大于等于10分钟且小于等于30分钟，则判定该目标控制区域Gi对应的卫星载荷任务满足任务执行的时间长度要求，判定该任务为进入目标控制区域集G的任务；若卫星轨迹上的采样点没有进入目标控制区域Gi或采样点从进入目标控制区域Gi到离开目标控制区域Gi的时间长度小于10分钟或大于30分钟，则判定该目标控制区域Gi对应的卫星载荷任务不满足任务执行的时间长度要求，不将该任务作为进入目标控制区域集G的任务；采样点进入目标控制区域Gi的时刻为该进入目标控制区域集G的任务的启动时刻，采样点离开目标控制区域Gi的时刻为该进入目标控制区域集G的任务的结束时刻，进入目标控制区域集G的任务按启动时刻分为长期任务、中期任务和短期任务；(2)获取卫星的t0时刻的状态集合S，包括卫星自主判断的整星安全状态、卫星放电深度、星上公共资源的互斥信号量状态、光照状态；定义整星安全状态为安全时，卫星电源工作正常、姿控分系统工作正常、总线通信正常、星务中心计算机工作正常；星上公共资源的互斥信号量状态包括有互斥和无互斥两种状态；光照状态包括有光照和无光照；(3)如果步骤(1)进入目标控制区域集G的任务是长期任务，则将该任务直接纳入新的任务集合P’，当卫星在轨道上运行，逐渐接近目标控制区域，任务的启动时刻发生变化，逐渐变为中期任务，再由中期任务变为短期任务；(4)如果步骤(1)进入目标控制区域集G的任务是中期任务，则进行任务规划的任务属性，即要执行该中期任务时需要判定的参数，包括整星安全状态、任务所需放电深度；若步骤(2)卫星的当前状态集合S中卫星放电深度大于中期任务所需放电深度，且整星安全状态为安全，则将该中期任务纳入新的任务集合P’；若步骤(2)卫星的当前状态集合S中卫星放电深度小于或等于任务所需放电深度，或者整星安全状态为不安全，则该中期任务不纳入新的任务集合P’；该中期任务随启动时刻的缩短逐渐变为短期任务；(5)如果步骤(1)进入当前任务目标集G的任务是短期任务，进行任务规划的任务属性，即要执行该短期任务时需要判定的参数，包括整星安全状态、任务所需放电深度、互斥信号量、光照状态；若步骤(2)卫星的当前状态集合S中卫星放电深度大于任务所需放电深度，且步骤(2)卫星的当前状态集合S中与该短期任务相关的互斥信号量的状态为无互斥、整星安全状态为安全、光照状态为有光照，则将该短期任务纳入新的任务集合P’；若步骤(2)卫星的当前状态集合S中卫星放电深度大于任务所需放电深度、整星安全状态为安全、光照状态为有光照，但步骤(2)卫星的当前状态集合S中与该短期任务相关的互斥信号量的状态为有互斥，进行冲突消解，如果冲突能够消解，则将该短期任务纳入新的任务集合P’，如果冲突无法消解，则该短期任务不纳入新的任务集合P’；若步骤(2)卫星的当前状态集合S中卫星放电深度小于或等于任务所需放电深度，或者整星安全状态为不安全，或者光照状态为无光照，则该短期任务不纳入新的任务集合P’；(6)如果由步骤(3)、(4)、(5)所得的新的任务集合P’与当前任务集合P不一致，则更新当前任务集合P，使当前任务集合P与由步骤(3)、(4)、(5)所得的新的任务集合P’保持一致；(7)提取步骤(6)更新后的任务集合P中到达启动时刻的短期任务，送至卫星的执行单元执行；(8)当目标控制区域Gi中的任务均执行完毕，将该目标控制区域Gi从目标控制区域集G中删除；更新步骤(2)当前状态集合S中的互斥信号量状态、卫星的放电深度；(9)返回步骤(1)，直至卫星的目标控制区域集G为空，完成规划。