[发明专利]一种基于空动作的深空探测约束可满足任务规划方法

摘要

本发明公开的一种基于空动作的深空探测约束可满足任务规划方法，属于航天深空探测领域。本发明在建立深空探测器规划模型与深空探测器约束模型基础上，对深空探测器系统模型进行分层处理，对活动单元逐层处理，降低约束处理过程中的复杂度；考虑到深空探测任务规划问题的稀疏特性，根据最小承诺原则在每层活动单元中仅选择一个活动单元赋值并将其它活动单元赋予空动作；当冲突发生时对赋空值的活动单元进行修正解除冲突或进行回溯；当所有层的变量都完成赋值后，获得规划解，实现深空探测器自主任务规划。本发明要解决问题为：将深空探测任务中的复杂约束转化为约束处理中的剪枝能力，提高深空探测器自主任务规划的效率，满足探测器实时性要求。

主权项

一种基于空动作的深空探测约束可满足任务规划方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，建立深空探测器规划模型；自主规划任务涉及到深空探测器系统SYS中的m个活动单元：SYS＝{var1,var2,...vari,...varm},1≤i≤m其中vari代表深空探测器系统中第i个活动单元；深空探测器系统活动状态指m个活动单元可能存在的状态集合，设第i个活动单元的状态集合为表示第i个活动单元的n‑1个可能的状态，则整个探测器系统的状态集合为Ssys＝{D1,D2,...Di,...Dm}；步骤2，建立深空探测器约束模型；深空探测器约束模型表示为：C＝(S0,G,A)其中，初始状态约束S0表示深空探测器在规划前所处的状态；目标状态约束G对应要完成的任务目标后，深空探测器系统预期应处于的状态，且G∈Ssys；动作约束A＝{A1,A2,...,Ai,...,Am}代表系统中m个活动单元能够执行的动作集合，其中代表第i个活动单元能够执行的动作数，不同的活动单元对应不同的x值，且在深空探测器规划过程中，每个活动单元在同一时刻只执行一个动作，不同的活动单元之间的动作具有并行性；步骤3，根据步骤2中的约束模型对步骤1中的系统模型进行分层，定义层值k＝m，因此深空探测器系统SYS转化为多层系统SYS＝{sys1,sys2,...,sysk}，每层的变量分别为：1≤i≤k，变量的值域为该活动单元能够执行的动作集合其中，⊥空动作表示变量在该层不执行任何动作，同时定义变量level代表当前的层数；步骤4，第一次进行活动单元选取时，输入为系统的当前状态约束S0，目标状态约束G，以及当前层数level＝1；步骤5，检查level层中变量集Ω是否为空；若不为空，转至步骤6，若为空，转至步骤11；步骤6，基于最小承诺原则，随机选取变量为current_variable，并将同层的其它变量赋值⊥；步骤7，当前变量current_variable值域不为空时，对当前变量current_variable进行赋值，符号定义该赋值对为Γ＝＜var,val＞；若当前变量current_variable值域为空，通过Ω＝Ω‑current_variable在变量集Ω中对当前变量current_variable进行剪枝，然后转至步骤5；步骤8，检查赋值对Γ是否与其它赋值对Γi冲突，若存在赋值对Γi与赋值对Γ发生冲突，转至步骤9；若不存在冲突，转至步骤10；步骤9，若赋值对Γi中赋值为⊥，修正空动作⊥值使赋值对Γi与赋值对Γ取消冲突；若赋值对Γi中赋值不为空动作⊥则当前变量current_variable在值域中剪枝删除当前取值并转至步骤7；步骤10，使level＝level+1并转至步骤5；步骤11，回溯至level的上一层；将level上一层的赋值操作取消，level＝level‑1并转至步骤5；步骤12，当深空探测器多层系统SYS中所有变量完成赋值，且目标状态约束G得到满足后，即实现基于空动作的深空探测约束可满足任务规划。