[发明专利]面向动态到达任务的在线调度方法

说明书

本发明提供了一种面向动态到达任务的在线调度方法，包括1、在系统运行时间范围内，将系统运行过程分为多个运行阶段，在每一个运行阶段中有系统执行的任务序列，相邻运行阶段之间不存在交叉的任务；2、将每个运行阶段分为稳定运行阶段和决策调度阶段，在稳定运行阶段，系统执行上一运行阶段中决策调度阶段决策的任务序列，在决策调度阶段，将在当前运行阶段处于稳定运行阶段中系统收集到的新测控任务请求，插入到下一稳定运行阶段的原任务序列中形成新任务序列，并对新任务序列进行调整；3、执行调整后的新任务序列。实验证明了本法针对动态到达的任务具有很好的任务快速处理和序列优化效果，可以有效满足实际在线测控调度的使用需要。

技术领域

本发明属于卫星任务规划调度领域，尤其涉及一种面向动态到达任务的在线调度方法。

背景技术

近年来，中国航天事业进入快速发展阶段，在我国政府大力推动、科研单位苦心钻研下，在轨卫星数量每年均在迅速增加。卫星在轨运行过程中需要使用地面测控设备对卫星飞行状态、系统运行状态等卫星运行情况进行跟踪和监视，利用测控设备为卫星上注新的航天任务。受到地面测控设备能力，卫星能力，太空环境限制，测控设备所能完成的测控任务是有限的。卫星在轨数量增多随之而来的是完成测控任务更大的难度。充分发挥地面测控站和卫星效能，提升卫星系统运行效率有着迫切的实际需求。

随着国际局势趋于复杂，各种类型的应急任务请求时有发生，相应地，应急测控请求也经常由各类卫星用户提出。应急测控请求在卫星调度中意味着新的测控任务产生，需要完成新测控任务的调度。为了保证新测控任务请求的完成需要对原有任务执行方案进行调整，通过调整保证新的测控请求顺利加入到任务执行方案中，顺利执行新测控请求。对原测控任务执行方案调整会导致原有的部分测控任务由于违反约束条件而被迫从原方案中删除，如果没有合适的调度策略，很容易导致大量的测控任务被删除，也就是说为了完成新测控任务需要付出很大的代价。大幅度的任务方案调整可能会导致很多原有任务无法顺利完成，这是卫星管控单位和用户无法接受的结果。通过较少的方案调整做到既满足新测控任务的同时也很少出现任务被删除取消才是应急常态化趋势下发展我国航天测控领域的必要途径。

在现有卫星管控模式下，卫星管控部门采用按照一定时间范围周期性生成测控任务执行方案，当收到新的测控任务请求时，将新的任务在收集汇总到一定数量后临时性的将新测控任务加入到原任务序列中并重新生成规划方案。这种任务处理方式在很多情况无法直接得到新任务执行方案，需要经过大量的人工调整，约束检查才可以得到最终方案。这种新任务调整方法，由于缺少缺乏自动化处理流程，需要消耗调度人员大量精力反复调整任务执行方案，调整流程复杂，存在众多的人机交互操作，极易出现错误操作。随着任务不确定性程度增加，应急任务数量增多，地面卫星管控将面临大量的调度方案调整压力。这种规划方案调整方式一方面难以满足方案中存在多个新到达的任务同时调整要求，一个任务的推后执行可能导致该任务之后的大量任务与资源需要进行重新匹配，人工分析调整已不具有可行性；另一方面，调整可能导致现有任务的大幅度改动，这种规划方案难以满足管控方和用户需求，造成大量的卫星资源浪费。此外，这种调整方法难以保证规划方案的质量。现有卫星管控模式反映出了与卫星应用需求之间的差距，需要设计无需大量任务调整，同时处理多个新任务需求的测控调度方法。

应急测控需求不但作为新测控请求在方案调整上存在很大的难度，同时还有很强的快速响应，短时间内完成的要求。只有做到新测控任务请求快速响应，将任务请求转化为调度所需要的数据信息，利用调度算法得到新的任务执行方案。响应和处理的时效性要求为我国下一代测控系统建设提出了很高的目标，需要根据我国测控系统运行模式进行优化调整，提出适应应急常态化、处理高效化的新型调度框架，做到新测控任务需求实时产生和到达测控系统、及时调度，得到合适的新测控任务执行方案。对于我国下一代测控系统，还有保证不确定性任务调度效率的同时兼顾调度方案质量的更高要求。如何在保证对于应急任务快速响应的同时保证对原有计划方案尽可能小的影响并兼顾规划方案的效果，充分发挥卫星和地面站的效能，是我国航天领域亟待解决的问题。

发明内容