[发明专利]一种多星在线协同调度方法

摘要

本发明公开了一种多星在线协同调度方法，该方法包括：Step1，各个卫星对常规目标生成预规划观测方案，并执行当前观测方案；Step2，当有新应急目标到达时，主星筛选可执行该任务的载荷信息，再发送给执行卫星；Step3，各卫星接收到信息后本地计算与目标的可见性关系，生成和发送观测报告给主星；Step4，主星根据各观测报告，并确定所要执行该观测任务的卫星，并将任务分配结果给各个确定执行新应急目标的各卫星；Step5，观测任务执行卫星将新的协同任务加入到以后的待规划任务中，并更新自己的观测方案，并执行新的观测规划方案。本发明不仅能降低人力成本，也能大大提高卫星资源的使用效率，以更优质更可靠地应对不同应用场景的观测需求。

主权项

1.一种多星在线协同调度方法，其特征在于，所述卫星星簇的管控结构为集中-分布式结构，其包括一颗主星和多颗执行卫星；所述卫星星簇的观测任务包括常规目标观测任务和应急目标协同观测任务，所述多星在线协同调度方法包括：Step1，各个卫星利用滚动规划算法对常规目标生成预规划观测方案，并执行当前的规划观测方案；Step2，当有新应急目标到达时，主星先筛选可执行该任务的载荷信息，再通过星间链路将应急目标信息通过广播的方式发送给对应的执行卫星，并设定观测分析报告的接收时间；Step3，接收到主星传送的应急目标信息的执行卫星利用本地的计算资源预估自己对该应急任务的观测成本，生成观测报告后并发送回主星；Step4，主星根据各个执行卫星的观测报告，并利用任务协同分配算法确定执行应急目标观测任务的执行卫星，并将应急目标观测任务指派给相应的执行卫星；其中，执行应急目标观测任务的执行卫星满足的条件包括：1、满足应急目标的观测载荷需求；2、满足应急目标的观测截止时间需求；3、不影响该星已有的应急目标观测情况；其中，“任务协同分配算法”包括：1.随机选取满足观测需求的卫星；2.将应急目标安排在最早可开始观测的卫星；3.将应急目标安排给剩余固存资源最多的卫星；4.将应急目标安排给目标密度较低的卫星；5.将应急目标安排在时间窗口竞争度最小的卫星；6.将应急目标安排在时间窗最长的卫星；7.将应急目标安排在新应急目标的加入能带来最高收益增量的卫星；8.将应急目标安排给能使目标获得较高固存收益比排名的卫星；9.将应急目标安排给常规目标观测完成率比较高的卫星；10.随机在以上规则中随机选取一个规则；Step5，接收到应急目标观测任务指派的执行卫星将新的应急目标观测任务加入到以后的待规划任务中，并利用在线调度算法更新自己的观测方案，并执行新的观测规划方案，其它卫星继续执行原有的观测规划方案；“在线调度方法”具体包括：对所有目标按照收益固存比由大到小的降序进行排列，对执行卫星当前固存余量乘以一个系数exSD得到固存筛选值，选取排序后的目标列表中前N个目标，使得这些目标的所需观测固存之和刚好大于固存筛选值，同时N满足如下公式(49)和(50)，并删除列表中后续的非应急目标；在对任务进行初步筛选后，利用在线调度算法生成新的观测规划方案； Σ k = 1 k = N dur k * cr j ≥ e x S D * sdR j - - - ( 49 ) ; ]]> Σ k = 1 k = N - 1 dur k * cr j < e x S D * sdR j - - - ( 50 ) ; ]]>所述收益固存比的表达式为pk/durk*crj，其中pk为目标k的观测收益，durk为目标k为的成像时长，crj为卫星j单位时间成像消耗的固存，sdRj为卫星在决策时刻的剩余固存；其中，各执行卫星的主要约束为时间窗约束、时间依赖的机动时间约束和固存约束；应急目标信息包括应急目标ID、位置信息、观测载荷需求、观测收益和最晚可成像时间。