申请/专利权人：中国电子科技集团有限公司电子科学研究院

申请日：2023-12-13

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117391275B

主分类号：G06Q10/047

分类号：G06Q10/047

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.01.30#实质审查的生效;2024.01.12#公开

摘要：本申请公开了一种分布式大规模综合星座观测任务自主寻优分配方法，属于卫星技术领域，包括：搭建主从机制的分布式系统，并通过天地链路上注节点表的模式，进行主从节点的配置、以及新的节点入网；将观测需求通过地面上注传递至任意一颗从节点卫星，并将观测需求汇聚至主节点卫星；主节点进行需求的分析，并派单给从节点；在从节点卫星，根据观测需求，进行可见窗口的计算，生成任务列表，并将所述任务列表利用收益计算函数计算收益值，转发至主节点卫星；在主节点卫星，进行任务的合并依据最优效益的计算，确定出任务规划方案。本申请主节点用于观察需求的汇聚、任务的分派以及合并，以最大化实现大规模星座卫星观测效费比。

主权项：1.一种分布式大规模综合星座观测任务自主寻优分配方法，其特征在于，包括如下步骤：搭建主从机制的分布式系统，并通过天地链路上注节点表的模式，进行主从节点的配置、以及新的节点入网；将观测需求通过地面上注传递至任意一颗从节点卫星，以使得从节点卫星在接收到观测需求后，依据节点表使用星间链路，将观测需求汇聚至主节点卫星；主节点汇集观测需求后，进行需求的分析，并依据各节点的能力、类型，对观测需求进行分类并向从节点派发观测需求；在从节点卫星，根据观测需求，进行可见窗口的计算，生成任务列表，并将所述任务列表利用效益计算函数计算效益值，以将任务列表进行局部优化并转发至主节点卫星；在主节点卫星，进行任务的合并依据最优效益的计算，确定出任务规划方案；还包括采用如下方式进行观测需求分析和需求转换：利用天地链路，将地面产生的观测任务列表，上注，以使得任一颗节点卫星接收来自地面上注的观测任务列表，通过星间链路转发至主节点卫星；在主节点卫星，对所述观测任务列表中的观测任务进行观测范围分析，若观测任务的目标为单点目标、或者区域目标的外接圆半径小于所有卫星载荷的幅宽，则将观测任务定义为点目标，将观测需求存入点目标集合；若观测任务的区域目标的外接圆半径大于卫星载荷的幅宽，则将观测任务定义为区域目标，将观测需求存入区域目标集合；基于点目标集合、区域目标集合，转换为指定类型载荷的观测需求；还包括：在主节点卫星完成需求分析后产生观测需求列表，所述观测需求列表中包含点目标集合和区域目标集合；在主节点卫星，将观测需求列表分成个观测任务子集，并将不同的任务子集分发至相应星群中的每颗成员节点卫星；在从节点卫星，根据观测需求，进行可见窗口的计算，并生成任务列表包括：从节点卫星接收主节点卫星派发的任务子集，结合时刻状态集合依次进行任务需求的可见窗口计算，满足：其中，表示时刻，为时刻卫星星下点经纬度坐标，为地球半径，为卫星高度，为轨道倾角，为外侧距离角度的点的经纬度坐标，为内侧距离角度的点的经纬度坐标；将可见窗口和观测角度组合为元任务，点目标观测需求转换为卫星具体执行的元任务集合，元任务数量为；对任一次元任务采用如下效益评判规则：需求度，表示为观测需求等级与窗口数量的比值，；时间响应度，表示为任务开始时间与观测需求要求时间差值倒数的对数，；拍摄效益，表示为执行时间的长度比上最小观测时间的对数，；元任务效益，表示为；在任务需求是区域目标观测需求的情况下，采用如下方式对区域目标进行拆解，将区域目标拆解成点目标下的元任务：在生成元任务集合后，进行元任务的局部组合，采用贪心算法，根据每个元任务的效益、元任务之间的冲突关系，确定出局部最优集合；在主节点卫星，进行任务的合并依据最优效益的计算，确定出任务规划方案包括：对元任务之间的合并，采用如下合并效益的评分规则：完成度，对于区域目标集合，存在任务数量为的元任务集合，区域目标的覆盖度计算表示为；联合效能，元任务集合进行合并时，卫星效能表示为，其中表示所有元任务的开始时间，表示所有元任务的结束时间；元任务合并效益，表示为；在超时后节点卫星仍未反馈元任务集合的情况下，认定为不满足观测任务派发条件，不作为该次任务需求的执行节点的对象；主节点卫星将收集到的成员节点反馈的元任务集合，集合，生成元任务矩阵，以基于元任务矩阵寻找最优规划路径；基于元任务矩阵寻找最优规划路径包括：点目标路径的寻找：遍历所有点目标观测需求的元任务，确定效益最高的元任务；区域目标路径的寻找：遍历所有区域目标的需求，并根据计算出元任务的合并效益，确定出元任务的合并效益最高组合，作为区域目标路径。

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