一种基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法与流程

技术特征：

1.一种基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过分析各卫星的工作模式与使用特点，提炼出通用的约束处理规则；所述通用的约束处理规则为多星通用的约束检验方法；

步骤2、利用遗传算法对任务规划问题解空间进行搜索，在搜索过程中依据通用的约束处理规则，并采用多准则加权和的评价方法快速得到卫星任务规划方案。

2.根据权利要求1所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，所述约束检验方法包括成像时间约束的检验方法、动作时间间隔约束的检验方法、滑动圈约束的检验方法、数传时间约束的检验方法以及固存约束的检验方法。

3.根据权利要求1所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

(a)将每个卫星任务的编号抽取至卫星任务集合中；

(b)对卫星任务集合内的所有卫星任务采用随机算法生成表现型种群；所述表现型种群包含多个表现型个体；

(c)将表现型种群进行编码生成二进制型种群；所述二进制型种群包含多个二进制型个体；

(d)根据二进制型个体的染色体排列的先后顺序和通用的约束处理规则，对每个表现型个体进行资源分配生成卫星任务规划方案；

(e)采用多准则加权和的评价方法计算卫星任务规划方案的适应度，将适应度最大的方案对应的表现型个体和二进制型个体作为最优表现型个体和最优二进制型个体进行保留；

(f)对二进制型种群进行遗传操作，生成新的二进制型种群；对新的二进制型种群中的每一个二进制型个体分别进行解码一一对应生成新的表现型个体；

(g)判定种群迭代次数是否已达用户配置的种群迭代进化最大代数，如果已达到，则将保留的最优表现型个体和最优二进制型个体对应的卫星任务规划方案进行输出；否则，对新的二进制型个体和新的表现型个体执行步骤(d)。

4.根据权利要求3所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，步骤(c)中将表现型种群进行编码生成二进制型种群，具体为：表现型种群中的每个卫星任务有“执行”和“不执行”两种状态，在编码生成二进制型种群时，0表示不执行，1表示执行。

5.根据权利要求3所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，步骤(e)所述的多准则加权和的评价方法包括以下评价值：目标数目评价值f₁、目标重要性评价值f₂、侦察效果评价值f₃和附加影响评价值f₄；卫星任务规划方案的适应度fitness，计算方式为：

其中，X₁、X₂、X₃、X₄分别为目标数目评价值的权值、目标重要性评价值的权值、侦察效果评价值的权值和附加影响评价值的权值。

6.根据权利要求2所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，成像时间约束的检验方法的配置内容包括：开机与首次成像间隔时间、关机与末次成像间隔时间、一次成像最长和最短时间、单次开机最长成像时间和最短成像时间以及单次开机最大成像次数和最小成像次数。

7.根据权利要求2所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，动作时间间隔的检验方法，包括如下步骤：

(1)将待检验卫星任务按时间先后排序；

(2)根据待检验卫星任务与前一卫星任务的内容查找相应时间间隔；

(3)验证时间间隔是否满足动作时间间隔约束，若是，根据待检验任务与后一卫星任务的内容查找相应时间间隔，执行步骤(4)；否则，待检验卫星任务违反约束处理规则；

(4)验证时间间隔是否满足动作时间间隔约束，若是，待检验卫星任务满足约束处理规则；否则，待检验卫星任务违反约束处理规则。

8.根据权利要求2所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，滑动圈约束的检验方法的配置内容包括：滑动圈时长、单圈累计成像最长时间、单圈最大成像次数、单圈最大侧摆时间、单圈最大侧摆次数、单圈累计数传最长时间、单圈累计最长开机时间和单圈最大开机次数；

对滑动圈约束的检验方法，包括如下步骤：

(1)将待检验卫星任务按时间先后排序；

(2)选取待检验卫星任务前后各一个滑动圈的卫星任务，从第一个任务开始依次检验一个滑动圈的所有约束；

(3)验证是否满足滑动圈约束，若是，待检验卫星任务满足约束处理规则；否则，待检验卫星任务违反约束处理规则。

9.根据权利要求2所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，所述数传时间约束的检验方法的配置内容包括：数传时间计算方式、数传数据量计算方式、单次数传最长时间和单次数传最短时间；

对数传时间约束的检验方法，包括如下步骤：

(1)根据待检验卫星任务的观测时间和数传模式查找对应的数传时间计算方法；

(2)根据数传时间计算方法计算卫星任务数传所需的时间；

(3)判断地面站接收时段是否包含卫星任务数传所需的时间，若是，待检验卫星任务满足约束处理规则；否则，待检验卫星任务违反约束处理规则。

10.根据权利要求2所述的基于可配置通用约束处理规则的卫星任务规划方法，其特征在于，所述固存约束的检验方法的配置内容包括：固存文件数和固存容量；

对固存约束的检验方法，包括如下步骤：

(1)查找待检验卫星任务之后的所有卫星任务，并按时间先后排序；

(2)从待检验卫星任务开始，判断该卫星任务为观测任务还是接收任务，若为观测任务，判断是否能够顺序记录，若能，执行步骤(3)；否则转步骤(4)；若为接收任务，根据所接收数据对应观测任务标记固存状态，执行步骤(3)；

(3)判断卫星任务是否完成遍历，如果是，待检验卫星任务满足约束处理规则；否则，将下一卫星任务作为待检验卫星任务，执行步骤(2)；

(4)判断是否能够随机记录，若能，执行步骤(3)；否则，待检验卫星任务违反约束处理规则。