[发明专利]一种基于关键路径优化的连续成像控制方法

摘要

一种基于关键路径优化的连续成像控制方法，适用于可执行连续成像任务的敏捷成像遥感卫星。首先，按照时间顺序形成成像任务队列；然后基于基本指令序列构造每个成像任务的有向图模型；接着，搜索连续成像任务有向图模型所包含的当前成像任务启动数据记录指令对应的顶点到下一次成像任务启动数据记录指令对应的顶点之间的最长时延路径，当连续两次成像任务的启动数据记录指令之间的时间间隔小于有向图模型的关键路径长度时，通过取消任务间姿态回摆、合并任务间开关机指令和基本指令序列解耦等方法，不断优化连续成像任务所对应的有向图模型的顶点和边的“染色”状态；最后，以拓扑优化后的有向图模型为基准，自主生成连续成像任务的控制指令序列。

主权项

一种基于关键路径优化的连续成像控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)读取地面注入的N个成像任务，按成像时间从早到晚的顺序完成成像任务排序，得到任务序列Taskj，j＝1,2,……N，并记当前任务为Taski，与当前任务相邻的下一任务为Taski+1，N为不小于2的正整数，i从j中选取，初始值为1；(2)分别构造N个成像任务各自的有向图模型Gj，在Gj中成像任务j开始执行的顶点记为Sourcej，成像任务j结束的顶点记为Sinkj；第j个成像任务启动数据记录指令对应的顶点记为Beginj，第j个成像任务停止数据记录指令对应的顶点记为Endj；每个成像任务的有向图模型均包含由载荷控制基本指令序列、数传控制基本指令序列、姿态控制基本指令序列及其相互之间的约束关系映射成的顶点和边，这些顶点和边的初始状态均为“染色”状态；其中，“染色”状态表示该顶点或边参与成像控制过程，“非染色”状态表示该顶点或边不参与成像控制过程；(3)对有向图模型Gj，j＝1,2,……N，进行分层，Sourcej为0层顶点，顶点所在层数小于Beginj所在层数的顶点作为“开机类”顶点，顶点所在层数大于Endj所在层数的顶点作为“关机类”顶点；对于顶点的层数，前向顶点仅包含Sourcei且自身为非0层顶点的顶点为1层顶点；前向顶点仅包含Sourcei、1层顶点且自身非0层顶点、非1层顶点的顶点为2层顶点；依次类推，前向顶点仅包含Sourcei、1层顶点，...，n‑1层顶点，且自身非0层顶点，非1层顶点，...，非n‑1层顶点的顶点为n层顶点；(4)将Gi中的最末层顶点Sinki和Gi+1中的最起始顶点Sourcei+1合并，构建包含连续两次成像任务Taski和Taski+1在内的有向图模型G_Joint，并将“合并标识”初始化为“假”，表示两个连续任务的控制指令序列无需联合优化；(5)搜索G_Joint中顶点Begini到顶点Begini+1之间的关键路径，并判别关键路径的长度是否大于第i+1次成像任务启动数据记录时刻与第i次成像任务启动数据记录时刻之差Ti,i+1，如果大于则转步骤(6)，如果不大于则转步骤(7)；所述的关键路径为有向图中两个顶点之间的最长时延路径；(6)依次判别关键路径“开机类”和“关机类”顶点集合对应的指令类型，如果指令类型是姿态控制基本指令，进一步判别第i次任务成像时长、第i次任务姿态回摆时长、第i+1次姿态预置时长之和是否大于第i+1次成像任务启动数据记录时刻与第i次成像任务启动数据记录时刻之差Ti,i+1，如果“是”，则采用“取消任务间姿态回摆策略”进行有向图拓扑优化；如果“否”，则采用“基本指令序列解耦策略”进行有向图拓扑优化；如果指令类型为载荷控制基本指令或者数传控制基本指令，进一步判别第i次任务成像时长、第i次任务该载荷/数传“关机类”基本指令序列时延、第i+1次任务该载荷/数传“开机类”基本指令序列时延之和是否大于第i+1次成像任务启动数据记录时刻与第i次成像任务启动数据记录时刻之差Ti,i+1，如果“是”，则采用“合并任务间开关机指令策略”进行有向图拓扑优化；如果“否”，则采用“基本指令序列解耦策略”进行有向图拓扑优化；最后，将“合并标识”设置为“真”，转步骤(5)；(7)判别“合并标识”的状态，如果“合并标识”为“真”，转步骤(8)；如果“合并标识”为“假”，则展开G_Joint得到多任务联合优化有向图模型对应的成像控制指令序列，并将G_Joint设置为Gi+1，转步骤(8)：(8)判断任务队列是否全部优化完毕，如果已经全部优化完毕，则展开当前G_Joint，得到多任务联合优化有向图模型对应的成像控制指令序列，卫星按照本步骤得到的成像控制指令序列完成连续成像控制；如果尚未全部优化完毕，则将当前任务索引和下一任务索引分别加1后转步骤(4)。