[发明专利]一种面向非时敏移动目标跟踪的单星自主任务调度方法及系统

说明书

本发明提供了一种面向非时敏移动目标跟踪的单星自主任务调度方法及系统，通过采集非时敏移动目标任务集；并构建单星自主任务调度优化模型；对单星自主任务调度优化模型进行求解得到单星自主任务调度方案然后输出。将任务看作一个个节点，将单星自主任务调度模型转化为各种瞬态下的时姿邻接图，使用图注意力网络模型进行预测下一个任务节点，通过一步步的预测，得到调度解序列。使用图注意力网络模型进行求解的方法，提高了求解效率，从而能够快速给出调度方案。

技术领域

本发明属于卫星任务规划领域领域，尤其是涉及一种面向非时敏移动目标跟踪的单星自主任务调度方法及系统。

背景技术

非时敏移动目标是一类具备低速运动特征的移动目标，典型的非时敏目标如海面舰船、地面车辆等。面向非时敏移动目标跟踪的单星自主任务调度问题(Single-satelliteautonomous task scheduling problem，SSATSP)是一类面向动态目标的跟踪问题，其目标状态是不断变化的。为了响应目标的不确定性，结合星上图像识别能力，需要星上快速自主调度并生成调度方案。

新一代敏捷卫星具备灵活的三轴姿态机动能力，扩展了对目标的观测窗口；传统的“地面规划+星上执行”管控模式对移动目标响应严重滞后，星上计算能力的增强以及AI技术的发展为星上自主智能提供了前提，带来解决滞后短板的契机。敏捷能力带来了时间依赖特征的约束，使得卫星规划调度变得更为复杂；对移动目标的及时响应依赖快速度、高质量以及精细化的自主任务调度。

现有技术采用启发式算法求解质量较差，采用元启发式算法求解所需时间较长，无法实现对移动目标动态不确定性特征的及时响应。同时，星上涉及的运控约束纷繁复杂，需要精准规避约束冲突。快速度、高质量以及精细化求解该调度问题是实现对非时敏移动目标及时响应的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题是怎样快速度高质量的进行非时敏移动目标的跟踪调度问题，提出了一种面向非时敏移动目标跟踪的单星自主任务调度方法及系统。

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跟踪的单星自主任务调度方法，包括以下步骤：

步骤1：采集非时敏移动目标任务集；

步骤2：根据所述非时敏任务集构建单星自主任务调度优化模型；

步骤3：对所述单星自主任务调度优化模型进行求解得到单星自主任务调度方案；

步骤4：输出所述单星自主任务调度方案。

进一步地，所述单星自主任务调度优化模型为：

目标函数：

约束条件：

其中，式1表示最大化完成任务的优先级总和，x_ij表示0-1决策变量， x_ij＝1表示在调度序列解中任务i为任务j的紧前任务；pri_j表示任务j的优先级，n_tsk表示待规划任务数目；