[发明专利]一种多平台空间目标观测协同调度方法及终端设备

说明书

本发明公开了一种多平台空间目标观测协同调度方法及终端设备，方法包括确定观测目标和使用的观测平台，观测平台包括地基固定观测平台、地基移动观测平台和天基观测平台中的至少两种；获取观测平台对观测目标的可用观测窗口的集合；利用加权多目标优化算法从可用观测窗口的集合中筛选出满足条件的观测窗口，并依序调度。本发明针对空间目标观测的平台多样性、单次观测不确定性、任务层次优先性等现实问题，从多平台任务协同分配的角度，统一考虑天基、地基固定、地基移动观测平台，建立面向空间目标应急观测异构平台预调度模型，基于STK和改进NSGA‑Ⅱ算法进行了验证，为构建天地一体空间目标观测体系建立提供有益借鉴。

技术领域

本申请涉及一种多平台空间目标观测协同调度方法及终端设备，属于空间目标观测技术领域。

背景技术

目前，空间目标观测平台分为三类：一是部署在固定点位的观测站，二是可机动部署固定观测阵位的的观测平台，三是部署在轨道的天基观测平台。空间目标观测任务特点有：一是任务随机性，应急任务需求来源随机，如卫星出现异常，需要快速判别失效原因；二是时空约束性，观测平台与目标之间存在着有限的可见时间窗口；三是逻辑约束性，观测任务一般具有相对固定的逻辑顺序，空间目标搜索、粗跟踪、精确跟踪、目标识别、拍照、多源数据融合；四是完成时效性，根据任务的动态变化，新生成或新到达的任务具有明显的时效性，需要在有限的时间内完成，要求具有方便快捷的算法实现动态任务调度；五是环境约束性，受天时天候的约束较大，如云层遮挡，不允许拍摄可见光图像等，目标亮度等特性。

国外对空间目标观测系统提出的目标需求：产生最精确的产品，为使用者提供及时技术，并在空间舞台的每一个操作环节给予所有者最大限度的灵活性。要实现这一目标，需要发展天基、地基、地基移动平台协同构成的空间目标观测体系。固定分布在地球表面的光学地基测量系统覆盖范围有限，受天气、地球自转和公转周期的限制，如在高度400～2000km的近圆轨道目标，平均角速度为11.3～15.6rev/day，单一地基观测平台不能及时观测目标，需要其他观测平台进行补充。而天基观测系统能够有效弥补地基观测网的缺点，地基移动系统也有利提高了空间目标观测灵活性，天、地基空间目标协同观测已然成为发展趋势。

当前多星对地观测、星地一体对地观测等协同调度研究很多，在协同调度结构方面，提出了多种调度架构，如基于Agent集中-分布式架构、层次任务网络架构、有限集中星地一体化协同结构。在动态调度方面，杜永浩建立了卫星任务调度统一化约束满足模型，给出了多种协同求解框架；张铭考虑卫星资源失效和应急任务加入等动态不确定性因素的影响，构建了反应式调度多目标优化模型；彭双研究卫星动态调度问题时，针对应急测控及星上应急动作调整时序特点，提出了启发式卫星动作序列优化调整方法。在调度算法方面，黄小军提出了多目标进化算法与变邻域搜索相结合的混合调度算法求解电子侦察卫星联合侦察混合调度问题；吴海燕针对天文卫星机遇目标任务调度问题，提出了基于规则的启发式求解算法；鄢青青研究了基于蚁群算法的空间目标地基监视重调度问题。上述研究多集中于同构平台的调度问题以及任务失效、新任务加入等不确定性问题的重调度问题，但没有充分考虑预调度方案中任务执行成功率问题。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种多平台空间目标观测协同调度方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

本发明的第一实施例提供了一种多平台空间目标观测协同调度方法，包括：

步骤1、确定观测目标和使用的观测平台，所述观测平台包括地基固定观测平台、地基移动观测平台和天基观测平台中的至少两种；

步骤2、获取所述观测平台对所述观测目标的可用观测窗口的集合；

步骤3、利用加权多目标优化算法从所述可用观测窗口的集合中筛选出满足条件的观测窗口，并依序调度。

优选地，所述步骤3中的加权多目标优化算法包括目标函数，所述目标函数包括：任务完成收益函数、任务完成集中程度函数、地基移动总消耗量函数和平台平均负载函数。