[发明专利]一种敏捷对地卫星的动作规划方法

权利要求书

1.一种敏捷对地卫星的动作规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1，选择目标函数；

Step2，根据Step1中的目标函数，利用初始解生成方法，完成初始规划方案x的生成；

Step3，将x作为初始解，并进行参数初始化，参数包括邻域个数k_max，用于判定是否陷入局部最优的迭代搜索次数l_min，用于判定算法是否终止的最大迭代搜索次数l_max，迭代计数器m和n，邻域计数器k；令k＝1，m＝0，n＝0；

Step4，在解x的第k邻域结构中随机确定一个可行解y，且n＝n+1；

Step5，如果y优于x，则x＝y且m＝0，否则m＝m+1；

Step6，如果n＝＝l_max，则转Step9；

Step7，如果m＝＝l_min，则说明已经陷入局部最优，k＝k+1，否则转Step4；

Step8，如果k≤k_max，则m＝0，并且转Step4；

Step9，对规划方案x中的各个动作的执行时间间隔进行检查，如果发现两处动作之前的时间间隔大于某个阈值，则在这两个动作之间加入一个对地定向动作，该对地定向动作的执行开始时间为前一个动作的结束时间加1秒，执行结束时间为后一个动作的开始时间减1秒；

Step10，算法结束，输出x。

2.如权利要求1所述的敏捷对地卫星的动作规划方法，其特征在于，Step1中，目标函数为：

Objective=maxΣj,j′′∈Jwj·xi,j+wj′′·yi,j′′]]>

将星上动作规划问题描述为一个四元组：

式中：

Inputs＝{J，w_j，w_j″，c_j，c_j″，o_j，d_j″，s_j,k，e_j,k，I，C，ENmax,ENmin}；

Constrints＝{C₁,C₂,C₃,...,C₁₆}；

Outputs为星上动作规划问题的求解结果，即由卫星动作序列构成的规划方案；

C：卫星固存最大值；

ENmax：电量的上限；

ENmin：电量的下限；

J：规划窗口PlanWin(t′)中的观测任务和数据回传任务所构成的集合；

j：规划窗口内的观测任务，j∈J；

j″：任务规划滚动窗口内的数据回传任务，j″∈J；

c_j：执行观测任务j占用卫星固存的大小；

c_j″：执行数据回传任务j″释放卫星固存的大小；

w_j：观测任务j的优先级，即观测任务j的最大收益值；

w_j″：数据回传任务j″所对应的观测任务的优先级，即数据回传任务j″的最大收益值；

o_j：观测任务j的观测持续时间；

d_j″：数据回传任务j″的回传持续时间；

s_j,k：第k个轨道圈次上对任务j进行观测的观测时间窗口的开始时间；

e_j,k：第k个轨道圈次上对任务j进行观测的观测时间窗口的结束时间；

OR_j：对观测任务j进行观测的姿态角度；

I：数据回传时间窗口集合；

x_i,j：如果在ti_i时刻对观测任务j执行了对地观测动作ob，则x_i,j＝1，否则x_i,j＝0；

y_i,j″：如果在ti_i时刻对数据回传任务j″的观测数据执行了数据回传动作dl，则y_i,j″＝1，否则y_i,j″＝0；

C₁：任何动作在执行时间上不能与其它动作发生重叠，动作执行过程中必须满足电量和固存约束，而且动作不能永远处于执行状态；

C₂：观测动作的开始和结束时间必须在某个观测任务的某个观测时间窗口内，观测动作的持续时间等于该观测任务所需要的观测持续时间，观测过程中固存和电量都在减少：

C₃：数据回传动作的开始和结束时间必须在某个数据回传时间窗口内，动作的持续时间等于被回传任务所需要的数据回传持续时间，数据回传过程中固存增加，电量在减少：

C₄：姿态转换动作之后可以连续执行观测动作、数据回传动作、对日定向动作或者是对地定向动作，姿态转换持续时间由姿态转换前后的姿态角决定，姿态转换动作执行期间卫星固存不变，电量减少：

C₅：对地定向动作没有时间窗口要求，动作执行期间卫星固存不变，电量不变：

C₆：对日定向动作必须要在某个阳照区内进行，动作执行期间卫星不变，量增加：

C₇：相机开机动作之后会连续执行姿态转换动作，相机开机动作的执行时间由姿态转换动作的开始时间决定，动作执行期间卫星固存不变；

C₈：相机关机动作一定在观测动作之后连续执行，相机关机动作的执行时间由观测动作的结束时间决定，动作执行期间卫星固存不变，电量不变；

C₉：天线开机动作之后会连续执行姿态转换动作，天线开机动作的执行时间由姿态转换动作的开始时间决定，动作执行期间卫星固存不变，电量不变；

C₁₀：天线关机动作一定在数据回传动作之后连续执行，天线关机动作的执行时间由数据回传动作的结束时间决定，动作执行期间卫星固存不变，电量不变：

C₁₁：观测动作之后可以连续执行相机关机动作或者是姿态转换动作；

C₁₂：数据回传动作之后可以连续执行天线关机动作或者是姿态转换动作；

C₁₃：如果观测动作执行结束后连续执行姿态转换动作，则说明连续两次观测动作的时间间隔小于阈值ob_max；

C₁₄：如果数据回传动作执行结束后连续执行数据回传动作，则说明在同一个数据回传窗口连续回传不同的观测任务数据，并且连续两次数据回传动作的时间间隔小于阈值dl_max；

C₁₅：卫星存储约束。表示任意时刻的卫星固存都不能超出卫星最大固存限制；

0≤C_t≤C(5.15)

C₁₆：卫星电量约束。表示任意时刻的卫星电量都不能超出卫星电量上限和下限；

ENmin≤EN_t≤ENmax(5.16)。