[发明专利]一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统

说明书

本发明提供了一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法，通过将非时敏移动目标任务集上注给分配主星，然后共享给各子星，各子星分别对各任务的可见窗口进行计算，减轻了分配主星的计算压力，在得到各任务可分配的卫星集后，基于GEP对规则进行演化，使用最优的分配规则使任务分配给最合适的卫星。经实验验证，本发明的方法只需要选出最优的分配规则即可进行任务分配，因此，求解速度更快，分配效率更高。

技术领域

本发明属于卫星任务规划领域，尤其是涉及一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统。

背景技术

面向非时敏移动目标跟踪的多星协同任务分配问题(Multi-satellitecollaborative task assignment problem，MSCTAP)旨在通过星上快速任务分配达到星间任务规划的高效协同，实现对移动目标动态不确定性的快速响应。

面向非时敏移动目标跟踪的MSCTAP问题属于一类典型的约束优化问题，其目的是通过快速合理分配任务，以获得星座调度任务收益的最大化。任务来源于星上自主管理模块的生成，通常任务包含了优先级、载荷属性、成像时长、与卫星的窗口等属性信息。对于卫星来说，其存在不同的状态信息，包括当前姿态、工作状态、星上电量与固存等状态信息。对于一个任务来说，在一段规划周期内，其过境卫星可能不止一颗，如何实现任务的快速高质量分配，确保任务高成功率的完成。

随着星上能力的增强(星上图像识别、计算与通信能力)使得卫星自主成为现实。在这样的情况下，能够更加快速实现对移动目标的响应。然而无论是面对移动目标还是常规的观测目标，在星上都会面临众多的任务，这些任务是动态到达的，也来源于星上动态生成的观测目标。面对诸多的动态不确定性，采用传统的运筹优化方法来解决星上自主任务规划很难同时兼顾求解的高时效与优质量。现有技术中采用基于启发式的方法，难以获得较高的收益解，采用精确或者元启发式算法在求解效率上有待提高。快速高质量的求解星上任务规划是实现对星上诸多不确定性因素响应的基础，也是目前星上自主协同的迫切需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是对于非时敏移动目标，怎样快速高质量的将任务分配给各卫星，确保任务高成功率的完成，提出了一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法，包括以下步骤：

步骤1：获取非时敏移动目标任务集以及参与规划的卫星集及状态参数；

步骤2：将所述非时敏移动目标任务集上注给分配主星，同时将所述非时敏移动目标任务集共享给卫星集中的各子星，所述分配主星是指过境时刻最长的卫星，所述子星是指其他即将过境的非主星的卫星；

步骤3：各子星根据自身状态与轨道信息对各任务可见窗口进行计算得到每个卫星对各任务的可见窗口，并将可见窗口计算结果反馈给分配主星；

步骤4：分配主星根据各子星反馈的每个卫星对各任务的可见窗口计算结果对多星任务进行分配。

进一步地，步骤4中分配主星根据各子星反馈的可见窗口计算结果对多星任务进行分配的方法是构建面向非时敏移动目标跟踪的多星协同任务分配模型，对所述多星协同任务分配模型进行求解，得到多星协同的任务分配方案。

进一步地，所述多星协同任务分配模型为：

Ω_j＝{tsk_i|x_ij＝1} (4)