[发明专利]一种同构多星在线协同方法

权利要求书

1.一种同构多星在线协同方法，其特征在于，对地观测卫星作为资源观测卫星，地球静止轨道通信卫星作为通信中继节点，对地观测卫星与地球静止轨道通信卫星通信，对地观测卫星之间不能直接进行卫星通信，所述同构多星在线协同方法采用集中-分布式协同架构，协同决策功能仅配置在地球静止轨道通信卫星上，而对地观测卫星进行分布式计算，所述同构多星在线协同方法采用基于拍卖机制的任务协同分配算法，拍卖由作为拍卖商的地球静止轨道通信卫星组织进行，每个对地观测卫星根据自身的本地信息来计算与应急观测任务相对应的投标出价值，并以此进行投标，每个对地观测卫星将其出价通知拍卖商，然后地球静止轨道通信卫星决定每个应急观测任务的胜出者，如果有多个通信中继节点相互关联，则拍卖商的角色能够在这些通信中继节点之间进行转移，

所述任务协同分配算法包括两个阶段的迭代：束构建阶段和一致性构建阶段，其中前者对应于每个对地观测卫星以贪婪搜索的形式生成排序后的任务束，后者对应于识别任务分配冲突，并通过与相邻对地观测卫星之间的局部通信进行冲突消解，上述的两个阶段不断地迭代重复，直至达到收敛，

对地观测卫星与地球静止轨道通信卫星之间的通信是间歇性的，所述任务协同分配算法进一步包括一个同步通信环路预测阶段，其中，同步通信环路是用于两个或多个对地观测卫星的双向通信链路，以向其他对地观测卫星共享信息向量并从环路中接收来自其他对地观测卫星的反馈信息，一个同步通信环路构建于发起者和一个或多个响应者的通信时间窗口之间均存在重叠时间的基础上，同步通信环路的描述形式是一个多元组ID,I,R,ES,LF_SCL：

—ID是一个标识符；

—I是通信发起者编号；

—R是接收并分享信息的通信响应者编号；

—ES是通信环路的最早开始时间；

—LF是通信环路的最晚结束时间，

其中通信发起者I和响应者R都是对地观测卫星，并且ES和LF是由发起者和所有响应者的通信时间窗口上的重叠时间区间确定的，

同步通信环路预测阶段用于预测同步通信环路的存在，且提供所述同步通信环路的多元组ID,I,R,ES,LF_SCL，同步通信环路预测阶段是束构建阶段的前提。

2.如权利要求1所述的同构多星在线协同方法，其特征在于，所述地球静止轨道通信卫星采用下述的中标决策方式：

1).如果有多个对地观测卫星能够在截止时间之前完成应急观测任务，则选择使系统总收益增量最大的对地观测卫星作为中标者；如果有多个卫星的投标出价值对应于最高的总收益增量，则以实际开始观测时间最早的对地观测卫星具有中标优先权；

2).如果只有一个对地观测卫星可以在截止日期之前完成应急观测任务，同时系统总收益的增量为正值，则选择该卫星作为中标者；

3).如果当对地观测卫星执行该应急观测任务产生的系统总收益增量均是负值，或者没有对地观测卫星可以在截止时间之前完成应急观测任务，则地球静止轨道通信卫星舍弃该应急观测任务。

3.如权利要求1所述的同构多星在线协同方法，其特征在于，以下式计算应急观测任务的时间可用性w_ioj，计算如下：

其中，ols_ioj为第o批次中第j个应急观测任务的最晚观测开始时间，且ols_ioj＝max{olf_ioj-p_oj-(2·maxθ)/sp_roll,oes_ioj}，

其中，

olf_ioj为针对对地观测卫星i，第o批次中第j个应急观测任务的最晚观测结束时间，

p_oj为第o批次中第j个应急观测任务的成像时长，

maxθ为对地观测卫星的最大侧摆角，

sp_roll为对地观测卫星的侧摆角速度，

oes_ioj为针对对地观测卫星i，第o批次中第j个应急观测任务的最早观测开始时间

tr_io为第o批次应急观测任务的时间到达对地观测卫星i的时间

w_io为第o批次应急观测任务的时间可用性w_io。