敏捷卫星混合主动调度方法
【专利摘要】本发明主要涉及敏捷卫星对地观测【技术领域】，尤其一种涉及敏捷卫星混合主动调度的方法，包括步骤：S1:生成初始柔性调度方案--交替进行启发式搜索和约束传播直到所有的任务处理完成，其中利用启发式搜索解决资源分配问题，利用约束传播缩减活动开始时间值域；S2:调度方案混合主动调整：在调整任务观测开始时间、调整活动持续时间以及调整活动观测姿态时，利用约束联动的最小扰动更新方法进行调度器底层处理；利用插入任务的启发式搜索方法进行任务观测时间窗口的调整以及未安排任务的插入。本发明操作简便、灵活度高、易于实现且能够在多颗敏捷卫星调度的复杂背景下应用的敏捷卫星混合主动调度。
【专利说明】敏捷卫星混合主动调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及敏捷卫星对地观测【技术领域】，尤其一种涉及敏捷卫星混合主动调 度的方法。
【背景技术】
[0002] 具有三维观测自由度的敏捷卫星是我国新一代对地观测卫星的重要发展方向。敏 捷卫星的出现大大增加了卫星对给定地面目标实施观测的可选方式和灵活度，导致敏捷卫 星对地观测调度问题的高度组合特征突出，问题的复杂性很大。敏捷卫星调度问题是一个 过度约束的问题，观测需求很多，而敏捷卫星资源相对稀缺。
[0003] 传统的卫星调度方案主要是通过调度员手工制作的，未来不断增加的观测需求以 及敏捷卫星观测方式的灵活多样使得手工调度的工作量和难度大大增加，手工调度已经不 能满足未来敏捷卫星调度的应用需求。虽然借助于计算机的自动化调度可以进行快速的消 解冲突，减轻调度工作量，但它难以融合领域知识及偏好信息等一系列不可建模的因素，计 算机自动化生成的调度方案通常无法满足个性化要求。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、灵活度高、易于实现且能够在多 颗敏捷卫星调度的复杂背景下应用的敏捷卫星混合主动调度方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种敏捷卫星混合主动 调度方法，包括以下步骤： 51 :生成初始柔性调度方案：交替进行启发式搜索和约束传播直到所有的任务处理完 成，其中利用启发式搜索解决资源分配问题，利用约束传播缩减活动开始时间值域； 52 :调度方案混合主动调整：在调整任务观测开始时间、调整活动持续时间以及调 整活动观测姿态时，利用约束联动的最小扰动更新方法进行调度器底层处理；利用插 入任务的启发式搜索方法进行任务观测时间窗口的调整以及未安排任务的插入。优 选地，S1中采用基于任务需求度的启发式规则从待处理任务队列中选任务：在任务选 择时采用基于任务需求度的启发式规则，该启发式规则依赖于任务需求度，其中任务 I的需求度#*$)定义为：
【权利要求】
1. 一种敏捷卫星混合主动调度方法，其特征在于：包括以下步骤： 51 :生成初始柔性调度方案：交替进行启发式搜索和约束传播直到所有的任务处理完 成，其中利用启发式搜索解决资源分配问题，利用约束传播缩减活动开始时间值域； 52 :调度方案混合主动调整：在调整任务观测开始时间、调整活动持续时间以及调整 活动观测姿态时，利用约束联动的最小扰动更新方法进行调度器底层处理；利用插入任务 的启发式搜索方法进行任务观测时间窗口的调整以及未安排任务的插入。
2. 根据权利要求1所述的敏捷卫星混合主动调度方法，其特征在于：S1中 采用基于任务需求度的启发规则从待处理任务队列中选任务：在任务选择时采 用基于任务需求度的启发式规则，该启发式规则依赖于任务需求度，其中任务 ?的需求度#定义为：
其中Λ为任务f的优先级，优先级放在分子处说明任务优先级越高，任务需求度越大； 和分别表示任务￡在卫星s上的第t个时间窗口的开始和结束时间，劣是任务f被 观测时需要的持续时间； S1中采用基于资源争用度的启发式规则为任务选择可见时间窗口：定为 有可能会在时间窗口 内出现的任务的集合，把任务?占用卫星5的第i个可见时间窗口 加二的资源争用度^^論被細(加 g )定义为
。
3. 根据权利要求1或2所述的敏捷卫星混合主动调度方法，其特征在于： S2中约束联动的最小扰动更新方法包括：在某个活动发生移动后，首先把所有受影 响活动的当前开始时间按由近及远的顺序存放在一个临时的时间队列中，其中 由近及远是指离被移动活动近的活动先存，离得远的后存；然后移除所有受影响活动的当 前时间位置约束并重新进行约束传播，更新所有受影响的活动的开始时间值域；最后按 Temphsl中各元素的先后顺序确定每个受影响活动的新的开始时间； S2中动态插入活动的启发式搜索方法包括：当选定了在某个时间窗口中插入活动时， 首先从当前柔性调度方案中找出可能会在此时间窗口范围内出现的活动，并将这些活动加 入到活动队列中；然后按照变量排序启发式选择一对活动flciPdr作为决策对 象，采用值排序启发式确定活动对aelfbir的活动之间的序关系，删除SWeeMrfs中与插入 活动序关系已经确定的其他活动；如果为空，则停止搜索，否则继续确定插入活 动与中剩下活动的序关系。
【文档编号】G06F19/00GK104217109SQ201410439587
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】邢立宁, 刘嵩, 杨振宇, 姚锋, 贺仁杰, 李菊芳, 王沛, 刘晓路, 义余江, 张忠山, 严珍珍 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学