[发明专利]智能卫星自主任务管理架构及方法

说明书

本发明公开了一种智能卫星自主任务管理架构及方法，包括：软件层和硬件层；软件层包括：任务模块，用于根据卫星的任务需求，生成能够描述卫星任务的行为树；行为树模块，用于描述和存储任务模块生成的行为树；行为树引擎模块，用于加载和执行行为树模块中存储的行为树；平台模块，用于提供运行行为树引擎模块和执行行为树所需的软件平台；硬件层包括：计算机，计算机设置有软件层，配置有多个外部接口，外部接口能够连接星上载荷，用于根据软件层执行的行为树，通过外部接口控制对应的星上载荷执行动作。本发明通过以行为树作为卫星任务的编程方式，使卫星按照行为树的逻辑进行任务的智能分解、编排和执行，能够实现卫星的智能自主任务管理。

技术领域

本发明涉及卫星控制技术领域，尤其涉及一种智能卫星自主任务管理架构及方法。

背景技术

近年来，随着航天技术的不断发展，微小卫星以其功能灵活多样、研制周期短、成本低廉、门槛较低等优势呈现井喷式发展。目前的微小卫星通常采用传统卫星的设计思路与管理模式，其星上任务的管理沿用了传统卫星的“指令驱动”方式，“指令驱动”方式即根据指令执行动作，一个星上任务一般由一个或多个指令序列完成。

现有的基于“指令驱动”方式的卫星任务管理模式中，星务计算机作为整星的管理核心，通过各类直接或间接指令序列调度星上载荷资源，遂行星上任务。在卫星执行任务之前，需要在地面进行任务规划与指令编制，以指令模板表示某一元任务，通过串接指令模板人工编制或规划得到可供执行的指令序列，再通过星地上行通道上传给星务计算机，使卫星按指令序列依次执行相应任务。

由于卫星是一种典型的无人系统，进行人工干预的条件较为苛刻，现有的卫星任务管理模式中，任务规划和执行的过程均需要地面干预，随着卫星任务多样化和智能化的不断发展，现有的卫星任务管理模式则无法适应智能卫星自主遂行任务的实际需求。并且，现有的卫星任务管理模式中，一次任务需要经历任务规划、指令上注、任务执行、数据下传等冗长的流程，导致任务周期较长，反应性较差。此外，现有的卫星任务管理模式也普遍存在指令可读性差、不易维护、容易出错等指令相关问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种智能卫星自主任务管理结构及方法。

本发明的技术方案如下：

第一方面，提供了一种智能卫星自主任务管理架构，包括：软件层和硬件层；

所述软件层包括：

任务模块，用于根据卫星的任务需求，生成能够描述卫星任务的行为树；

行为树模块，用于描述和存储所述任务模块生成的行为树；

行为树引擎模块，用于加载和执行所述行为树模块中存储的行为树；

平台模块，用于提供运行所述行为树引擎模块和执行所述行为树所需的软件平台；

所述硬件层包括：

计算机，所述计算机设置有所述软件层，所述计算机配置有多个外部接口，所述外部接口能够连接星上载荷，所述计算机用于根据所述软件层执行的行为树，通过所述外部接口控制对应的星上载荷执行动作。

在一些可能的实现方式中，所述根据卫星的任务需求，生成能够描述卫星任务的行为树，包括：

根据卫星的任务需求，确定完成任务所需的星上载荷，以及星上载荷对应的任务；

分别将各个星上载荷对应的任务进行模块化拆分，确定各个星上载荷对应的执行条件和执行动作，生成条件节点和动作节点；

根据各个星上载荷对应的任务的控制逻辑关系，确定控制节点，以及所述控制节点、所述条件节点和所述动作节点的连接关系；

根据所述连接关系，对所述控制节点、所述条件节点和所述动作节点进行连接，生成能够描述卫星任务的行为树。