一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法

本发明涉及卫星调度，尤其涉及一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法。

背景技术：

1、半敏捷对地观测卫星智能任务规划的调度优化过程，不仅要在拟调度的观测集合中确定一个可行的观测子序列，而且要对子序列中的每个观测求解观测的开始时间；所以，该问题既是组合优化问题，又是整数规划问题。

2、目前的相关技术，多采用基于排列编码的启发式算法，并取得了较好的效果，但需要对每一个拟调度的观测任务和当前可行序列的每一个插入位置进行完全遍历来寻找可行插入，显然影响了计算性能；其次，国土的算例与全球算例相比具有任务数多，时间窗口密度大等特点，求解最优方案的复杂度显著增加；最后半敏捷卫星用于观测姿态调整的切换时间约束和计算复杂性增加了求解难度，因此，本发明提出一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提出一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，该求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法提出了多重加速方法用于观测任务的插入解码，同时将加速技术合理地应用于目前较好地贪婪随机搜索框架各环节，时间效率上能提高一倍的性能，大大提升了问题求解的时间性能。

2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，包括以下步骤：

3、步骤一、基于集合运算快速计算候选可行插入列表。在排列编码中基于集合运算，遍历当前可行调度序列中的插入位置，快速计算获得候选可行插入列表；

4、步骤二、基于历史值迭代更新加速生成候选可行插入列表。在观测任务逐个插入的过程中，通过历史值迭代更新加速生成得到候选可行插入列表；

5、步骤三、可行序列和候选可行插入列表同步更新。对步骤二中的排列编码数值解和候选可行插入列表进行并行计算，加速更新过程；

6、步骤四、改进的贪婪随机迭代求解算法，基于随机贪婪迭代搜索框架，综合步骤一到步骤三的优化及加速操作，形成改进的贪婪随机迭代求解算法，利用算法求解半敏捷观测卫星任务规划。

7、进一步改进在于：所述步骤一中是以观测任务间的插入空隙为操作单元并采用集合相交的运算求解插入位置的可行插入方法；同时遍历当前可行序列的所有插入空隙，求解整个序列候选可行插入列表。

8、进一步改进在于：所述步骤二中在观测任务插入后，可行序列产生局部变动时，利用插入任务前可行序列的候选可行任务插入列表进行调整更新，得到插入任务后新序列的候选可行插入列表。

9、进一步改进在于：所述步骤四中具体为将步骤一用于步骤二的实现，步骤一用于排列编码数值解破坏重构后的候选可行列表重计算，随后将步骤二和步骤三的优化及加速操作综合运用于贪婪随机迭代框架，构建得到改进的贪婪随机迭代求解算法。

10、本发明的有益效果为：本发明提出了多重加速方法用于观测任务的插入解码，同时将加速技术合理地应用于目前较好地贪婪随机搜索框架各环节，与目前基于排列编码的启发式随机贪婪迭代搜索框架算法相比，时间效率上能提高一倍的性能，大大提升了问题求解的性能。

技术特征：

1.一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，其特征在于：所述步骤一中是以观测任务间的插入空隙为操作单元并采用集合相交的运算求解插入位置的可行插入方法；同时遍历当前可行序列的所有插入空隙，求解整个序列候选可行插入列表。

3.根据权利要求1所述的一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，其特征在于：所述步骤二中在观测任务插入后，可行序列产生局部变动时，利用插入任务前可行序列的候选可行任务插入列表进行调整更新，得到插入任务后新序列的候选可行插入列表。

4.根据权利要求1所述的一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，其特征在于：所述步骤四中具体为将步骤一用于步骤二的实现，步骤一用于排列编码数值解破坏重构后的候选可行列表重计算，随后将步骤二和步骤三的优化加速操作综合运用于贪婪随机迭代框架，构建得到改进的贪婪随机迭代求解算法。

技术总结
本发明公开一种求解半敏捷观测卫星任务规划的改进方法，包括步骤一、基于集合运算快速计算候选可行插入列表，步骤二、基于历史值迭代更新加速生成候选可行插入列表，步骤三、可行序列和候选可行插入列表同步更新，步骤四、改进的贪婪随机迭代求解算法；本发明提出了多重加速方法用于观测任务的插入解码，同时将加速技术合理地应用于目前较好地贪婪随机搜索框架各环节，与目前基于排列编码的启发式随机贪婪迭代搜索框架算法相比，时间效率上能提高一倍的性能，大大提升了问题求解的时间响应性能。

技术研发人员：陈炜,张广辉,李明贵,雷磊,石子阳,魏晨轩,杨天梁,李腾,王雷,马也,刘一谷
受保护的技术使用者：河北农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9