成将由调度模块104产生的 进度表转换为命令，W发送对象102。命令模块106可W包括被配置成接收进度表信息的 模块。该模块可W将进度表中的信息转换为将被传送至一个或多个对象102的一组命令。 在一些实施例中，命令模块106包括被配置成将该组命令传送至一个或多个对象102的通 信模块。例如，命令模块106可W包括被配置成至少部分地基于所接收的进度表将控制指 令发送至一个或多个卫星的天线阵列。卫星可W接收所发射的指令，并且在指定时间执行 所要求的任务。命令模块106可W至少部分地基于从调度模块104接收到的更新后调度信 息，更新控制指令。
[0化1] 对象102可W是能够被控制的一个或多个卫星、车辆、机器、人、人群、或人和机器 的某种组合。在一些实施例中，对象102包括被配置成响应从控制系统100接收到的控制 指令的卫星。例如，响应于从控制系统100接收到的控制指令，卫星可W调节其姿势，在指 定时间将所存储的数据传送到地面站，W限定方式操作机载系统，执行维护程序，通过成像 系统获取图像，或者该些的任何组合等。在一些实施例中，对象102是航行器，诸如飞机、或 直升飞机、紧急车辆、维修队等。
[0化2] 控制系统100可W从事件系统108接收信息。事件系统108可W是创建、收集、接 收、生成和/或组织将由对象102执行的事件的系统。事件可W是由事件系统108限定的 指令和/或信息的集合，并且包括例如将被执行的一个或多个任务、将被收集的数据、将被 接收或发射的信息、持续时间、期望开始时间、期望结束时间、期望结果或该些的任何组合。 例如，对于成像卫星，事件可W是将由成像卫星执行的任何任务，并且通常可W包括但不限 于映像收集、映像下行链路、W及机载维护。映像还可W包括静止图像和/或视频。事件系 统108可W从其他系统收集事件请求。例如，事件系统108可W包括用户接口，并且从用户 接收请求。事件系统108可W与聚集用于对象102的事件请求的其他系统对接。事件系统 108可W至少部分地基于事件的一组进度表接收或产生事件请求，诸如，程序调度维护。事 件系统108可W至少部分地基于所限定准则的满足，诸如，当在接收站的范围内时发射信 息，来产生事件请求。当从控制系统100请求时，当接收或产生新事件请求时，或该些的任 何组合，事件系统108可规则间隔将事件或事件的列表发射至调度模块104。如在此更 全面参考图5和图6描述的，事件可W被用于在基于图形的方法中限定节点，W找到期望进 度表。
[0化3] 控制系统100可W被配置成从成对约束数据库110检索或接收成对约束。成对约 束可W是将功能限制放在执行连续事件的对象102的能力上的对象102的特性。成对约束 可能意味着至少部分地基于紧接在前事件的特性，确定对象102是否能够执行事件。例如， 成像卫星中的连续图像收集事件可W由卫星的灵活性约束。灵活性是指卫星在限定时间周 期内从一个指向角回转到另一个指向角的能力。例如，如果第一收集具有第一结束时间和 第二指向角，并且第二收集具有第二开始时间和第二指向角，则如果卫星的最大转动率不 足W使卫星在第一结束时间和第二开始时间之间的时间内，从第一指向角过渡到第二指向 角，则违反成对约束。如在此更完全参考图5描述的，成对约束可W用于在基于图形的方法 中创建节点之间的连接，W找到期望进度表。
[0054]控制系统100可W被配置成从累积约束数据库112检索或者接收累积约束。累积 约束可W是将功能限制放在执行事件的对象102的能力上的对象102的特性。累积约束可 能意味着至少部分地基于在前事件的历史，确定对象102是否能够执行事件。例如，成像卫 星中的图像收集事件可W由数据容量限制、功率要求、和/或热考虑被约束。如在此关于图 5更完全描述的，累积约束可W通过在基于图形的方法中的图形的收集，在路径的计算期间 被使用，W找到期望进度表。
[0055] 数据容量限制可W指根据存储数据位并且将数据位发射至接收站对成像卫星的 限制。数据容量限制可W指成像卫星上的机载存储器的量。数据容量限制可W指强制成像 卫星在数据传输事件期间将所有存储数据发射至接收站的操作约束。数据容量限制是累积 约束，该是因为在前事件的历史确定数据容量限制是否被违反。例如，如果机载储存器接近 最大容量，则尝试存储附加图像获取可能要求比可用更多的数据储存器。从而，附加图像获 取事件违反了累积约束。
[0化6] 功率要求可W指成像卫星保持给其子系统提供作用的足够电力的能力。成像卫星 可W具有多种电源，诸如，太阳电池板和/或电池。成像卫星的不同操作和/或情形状态可 W是正电源，诸如当成像卫星暴露至太阳并且不获取映像时，或者可W是负电源，诸如在图 像获取期间。成像卫星的能量收支可W通过功率要求累积约束的使用被管理，W确保在成 像卫星上存在执行期望或关键任务的足够电力。
[0057] 热考虑可W是指成像卫星将其组件的温度安全地保持在安全操作极限内的能力。 例如，成像卫星的组件可W包括相机、负载电学子系统、W及负载无线电系统。组件的温度 可W根据操作和情形状态改变，诸如，系统是否接通，或者卫星是否暴露至太阳。特定事件 是否将导致组件上的不可接受温度至少部分地取决于组件的历史。例如，成像事件是否将 导致相机的温度限制被违反至少部分地取决于在事件之前的时间内相机的状态。
[005引控制系统100可W从优先化系统114接收优先级信息。优先化系统114可W是将 权重或优先级分配给事件的系统。优先级可W被配置成将相对权重分配给事件，使得具有 高优先级的事件比具有低优先级的事件优先。优先化系统114可W将优先级发射至控制系 统100,用于在调度模块104中使用。优先化系统114可W根据用户输入、内部算法、外部因 素、或该些的任何组合，将优先级分配给事件。在一些实施例中，优先化系统114可W将相 对大优先级分配给关键的事件，有效地强制调度模块104将关键事件包括在其产生的任何 进度表中。优先化系统114可W至少部分地基于诸如客户需求、价格、事件的时间性、W及 其他因素的多种因素，分配优先级。如在此参考图5更完全描述的，可W使用优先级对节点 之间的边加权，用于在通过基于图形的方法中的图形收集计算路径时使用，W找到期望进 度表。
[0化9]在一些实施例中，调度模块104和命令模块106是单一控制系统100中的组件。在 一些实施例中，调度模块104和命令模块106是物理上不同的系统，其被配置成通过网络、 直接有线连接、直接无线连接、或通过另一种手段与另一个系统通信。事件系统108、成对 约束数据库110、累积约束数据库112和优先化系统114可W是单一系统的组件、控制系统 100的一部分、物理上不同的系统、或该些的任何组合。
[0060] 图3图示了结合用户接口 120的控制系统100的示例实施例的框图。控制系统100 接收来自用户输入122的输入，并且将关于所建议的进度表的信息输出到用户接口 120。通 过用户输入122,用户可W将关于事件、约束和/或优先级的信息发射至控制系统100。用 户输入122可W经由诸如服务器、桌上型计算机、膝上型计算机、平板电脑、智能电话、个人 数字助理（PDA)等的计算设备，从用户接收。用户可W通过用户接口 120 (例如，计算设备 上的用户接口）查看调度处理的结果。在一些实施例中，用户可W在用户接口 120上查看 调度处理的结果，并且通过用户输入122,将附加反馈提供给控制系统100,W实现新结果。 在一些实施例中，命令模块106在继续将控制指令发送至对象102之前，等待用户输入或通 过用户输入122批准。
[0061] 用户接口 120可W包括显示器，该显示器允许用户查看由调度模块104产生的调 度信息。用户接口 120可W包括允许用户与信息交互，根据对输入参数的所建议改变模仿 进度表中的改变，查看关于所建议进度表的详细结果和/或替代进度表等的元件。用户接 口 120可W被提供在服务器、桌上型计算机、平板电脑、智能电话、PDA等上。
[0062] 用户输入122可W给用户提供将信息发射至调度模块104的能力。用户输入122 可W是与用户接口 120、调度模块104、命令模块106、控制系统100、或该些的任何组合相同 的系统的一部分。用户输入122可W包括物理元件，该物理元件允许用户将信息发送至调 度模块，诸如，例如，键盘、触摸屏接口、麦克风、相机、操纵杆、按钮、开关或其他类似用户输 入元件或元件的组合。在一些实施例中，用户接口 120和用户输入122是单一系统，诸如， 计算机、平板电脑、智能电话、PDA等。W此方式，用户可W连接至控制系统100,W提供关于 控制对象102的输入和指导。在一些实施例中，用户接口 120和/或用户输入122可W经 由网络相互通信和/或与控制系统100通信。网络可W包括有线、无线、陆地、和/或卫星 网络，其可W包括局域网（LAN)、广域网（WAN)、互联网等。
[0063] 在一些实施例中，除了通过用户输入122接收信息之外，控制系统100从外部系统 或数据库接收关于事件、约束、和/或优先级的信息。控制系统100可W在没有来自用户的 输入的情况下起作用，但是用户可W输入信息，W更改或改变调度模块104的结果。
[0064] 调麼橫块
[0065] 图4图示了根据一些实施例的调度模块104的框图。调度模块104可W包括用于 产生控制系统100的进度表的硬件、软件和/或固件组件。调度模块104可W被配置成从多 种系统接收信息，至少部分地基于所接收的信息创建一个或多个图形，通过所创建图形确 定期望路径，并且将期望路径传送至诸如命令系统106的一个或多个系统。调度模块104可 W包括图形模块150、进度表分析模块152、控制器154、W及对象/进度表数据储存器156。 调度模块104的组件可W通过通信总线158,相互、与外部系统、并且与控制系统100的其 他组件通信。调度模块104可W采用在此描述的用于产生最佳或接近最佳进度表的任何方 法，诸如，在此参考图5和图7描述的示例方法500和700。另外地或可替换地，调度模块 104可W采用在此描述的用于使用群包数据的任何方法，诸如，在此参考图11和图12描述 的示例方法1100和1200。
[0066] 调度模块104包括图形模块150。图形模块150可W被配置成至少部分地基于事 件和成对约束，创建有向非循环图形。有向非循环图形可W包括表示事件的节点和连接节 点并且表示事件的可允许顺序的有向边，参见图6,用于示例有向非循环图600。图形模块 150可W接收将从其作出事件的进度表的事件的列表。对于每个事件，图形模块150可W创 建表示离散化开始时间和/或用于事件的持续时间的一个或多个节点。一旦用于多于一个 事件的节点被创建，图形模块150可W创建不同事件中的节点之间的边。图形模块150可 W开始于第一事件中的第一节点，并且试图创建从第一节点指向不同事件中的节点的有向 边。如果连接两个节点不违反任何成对约束，则图形模块150将创建有向边。如果期望，图 形模块150通过创建经过该图形的所有可接受路径都经过关键事件的图形，可W有效地迫 使关键事件包括在进度表中。关键事件是可选的，并且对于特定进度表，不使用关键事件。 对于期望关键事件的进度表，为了强制关键事件，图形模块150可W创建不同于已被另外 构造的图形的图形，去除不违反成对约束但是导致旁路关键事件的边。例如，在图6中，通 过图形的一些路径旁路图像收集事件610c。为了使图像收集事件610c为关键事件，图形模 块150去除将图像收集事件61化中的节点直接连接至下行链路事件620a的边。在使得事 件为关键事件时，图形模块150还可W去除一些节点，该是因为通过那些节点的任何路径 将导致关键事件丢失。
[0067] 调度模块104包括进度表分析模块152。进度表分析模块152分析经过由图形模 块150产生的图形的路径。对于每个路径，进度表分析模块152试图找到经过最大化或最 小化利用或成本函数的图形的路径。如参考图5更完全描述的，进度表分析模块152在最 大化利用函数的同时，可W检验约束违反。与首先最大化利用函数并且此后检验累积约束 的违反的系统相反，如果在找到最佳进度表的过程期间被包括，则进度表分析模块152可 W识别违反累积约束的路径中的节点。进度表分析模块152可W在找到其包括违反累积约 束时，去除该节点。一旦被去除，进度表分析模块152可W进行最优化过程。W此方式，进 度表分析模块152找到经过不违反任何约束并且接近最佳的图形的路径。在该情况下，接 近最佳可W指所识别的路径可W不是真正最大化利用的路径，但是其充分接近令人满意的 最佳路径。
[0068] 通常，经过图形的最佳路径将是最大化利用函数而不违反任何累积约束的路径， 该可W要求经过图形的很多迭代，W确定经过图形的哪个路径导致该最大利用。进度表分 析模块152可W找到接近或者实现具有相同或较少迭代的最大利用的路径，该是因为其在 快要约束违反时，识别违反累积约束的路径。当该发生时，进度表分析模块可W去除路径的 损坏部分，并且进行最优化过程。其可W是去除路径的被识别部分不导致真正最大化利用 (例如，去除路径的不同部分导致更高利用）的情况，但是通过在快要约束违反时去除路径 的损坏部分允许进度表分析模块152达到经过具有相对较少迭代的图形的最佳或接近最 佳路径，并且从而具有更大速度和/或效率。而且，进度表分析模块152在约束违反之前限 制边或者在图形中的点处的节点的去除，而不是试图去除贯穿图形的边或节点，W实现最 优化路径。从而，进度表分析模块152可W通过不违反任何约束的图形，有效地构造接近最 佳路径。
[0069] 调度模块104包括控制器154。控制器154可W包括一个或多个硬件处理器，并且 可W由任何其他组件使用，诸如，图形模块150或进度表分析模块152,W处理信息。如在此 使用的，术语"处理器"广泛地指任何合适设备、逻辑框、模块、电路、或用于执行指令的元件 的组合。控制器154可W是任何传统通用单巧片或多巧片微处理器。另外，控制器154可 W是任何专用微处理器，诸如，数字信号处理器。结合在此公开的实施例描述的多种说明性 逻辑框、模块和电路可W通过通用处理器、数字信号处理器值SP)、专用集成电路（ASIC)、 现场可编程口阵列（FPGA)、或其他可编程逻辑器件、离散口或晶体管逻辑、离散硬件组件、 电路或被设计成执行在此描述的功能的任何组合实现或执行。诸如控制器154的通用处理 器可W是传统微处理器，但是控制器154还可W是任何传统处理器、控制器、微控制器、或 状态机。控制器154还可W被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个 微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器、或任何其他该样的配置。
[0070] 调度模块104包括对象/进度表数据储存器156。数据储存器156可W禪合至调 度模块104的其他组件，诸如，控制器154、图形模块150和进度表分析模块152。数据储存 器156可W指允许通常为计算机数据的信息被存储和检索的非暂时性电子电路。数据储存 器156可W指外部设备或系统，例如，硬盘驱动器、光盘驱动器、或固态驱动器。数据储存器 156还可W指快速半导体储存器（巧片），例如，随机存取存储器（RAM)或多种形式的只读 存储器（ROM)，其直接连接至调度模块104的一个或多个处理器。其他类型的存储器包括磁 泡存储器和磁屯、存储器。
[007。 用于巧到接巧最值讲麼表的示例方法
[0072] 调度模块104可W使用利用有向图的用于找到事件的最佳或接近最佳进度表 的多种方法。至少部分地基于其是混合连续变量（例如，事件的开始时间）和离散变量 (例如，选择哪些事件执行）的最优化问题的事实，在此通常描述的调度问题可W属于为 NP-hard的一类问题。图形理论的一个结果是，找到经过一组有向非循环图的最长或最短路 径通常在多项式时间内可解答。
[0073] 如通常构造的，调度问题试图找到最大化（或最小化）利用（或成本）函数的一 系列事件。例如，成本函数可化合并用于是否选择事件i的二进制指示符Ci;用于事件的完 成时间ti;W及用于事件的优先级或权重W1。在数学上表达，问题是找到二进制指示符和优 先级的乘积的总和的最大值CiWi，其中，事件i具有开始时间ti，其在最早可接受开始时间 sti之后，并且在最后可接受开始时间eti之前：
[0074]
其中 0,1 并且stteti。
[00巧]为了合并约束，使用附加准则。例如，可W包括成对约束PWe"n(tw，ti)，并且可W包括累积约束Xi;
[0076]
[0077] 成对约束可W取决于第一事件的结束ti+Ti和第二事件的开始tW之间的时间， 其中，Ti是时间i的持续时间。对于成像卫星，成对约束可W是取决于事件之间的指向角 0的灵活性函数。用于成像卫星的累积约束可W包括相机的温度1^0电学系统的温度Tcs、 无线电系统的温度Tks、存储在事件结束处的数据tW及事件之后的能量剩余e。在该情况 下，于是最大化的函数是：
[007引
[0079] 在本实例中，利用函数是用于实际选择的事件的优先级权重的总和。最优化的输 出将是将被执行的事件的子集（W及它们的关联开始时间），其在遵循系统的约束的同时， 最大化利用函数。如上所述，因为最优化问题是离散和连续变量的混合，所W该最优化问题 很难。
[0080] 累积约束可W随着时间被计算。当该样做时，在先前阶段的信息可W与描述累积 约束如何跨越时间发展的函数一起被使用。结果是表示在给定时间点与累积约束相关联的 每个变量的等式，其实例在W下等式中给出：
[0081]
[0082] 在W上等式中，使用表示当特定系统接通（例如，X。,(…)）和断开（例如，Xwp(…)） 时对变量的影响的函数。
[0083] 找到最佳路径的一种方法是使用有向图。使用该方法，每个事件变为图形中的节 点，连接节点的边表示不违反所限定约束的事件的序列，参见图6,用于有向非循环图600 的实例。边可W被加权，W表示它们的成本，其中，成本的总和可W根据应用被最大化或最 小化。例如，对于成像卫星应用，最长路径或最大成本或功用可W表示可W在给定时间帖内 完成的事件的最期望列表。经过有向图的路径表示事件的可接受进度表。用于找到经过图 形的最短路径的算法包括例如迪杰斯特算法，如在E.W.Dijkstra"ANoteonTwoProblems inConnextionwithGraphs'饰merischeMathematik，Vol.l，No. 1，268-271 页（1959)中 描述的。用于找到经过图形的最短或最长路径的其他算法可W在其他实施例中被使用，诸 如，例如，Bellman-Ford算法、Floyd-Warshall算法、或Johnson的算法。
[0084]图5图示了用于使用有向图找到接近最佳进度表的示例方法500的流程图。为了 容易说明，方法500中的框将被描述为由调度模块104执行。然而，方法500中的框可W由 多种系统、或模块或其组合执行。另外，贯穿说明书，将对图6中所示的示例有向非循环图 600作出参考。
[00财在框505中，调度模块104创建具有节点和连接节点的边的图形。例如，调度模块 104可W创建具有事件610a、610b、610c、620a、620b和630的图形600,其中，每个事件都 具有与参考数字6123、6126、612(3、6223、62化和632相对应的一个或多个节点。边614连 接节点，其中，如果顺序地执行两个节点不违反成对约束，则绘制连接两个节点的边。因为 没有边包括在违反成对约束的图形中，经过图形的任何路径都不被成对约束。该里，调度模 块104可化合并关键事件信息。关键事件可W是被要求或高度期望的事件。特定图形可W 或可W不包括一个或多个关键事件。调度模块104可W更改图形，使得一个或多个关键事 件可W不W任何方式被旁路，或者经过图形的所有路径都包括一个或多个关键事件中的节 点。例如，在图6中，可W通过去除将图像收集事件61化中的节点61化连接至下行链路事 件620a中的节点622a的边614,使得事件6