[发明专利]一种空间天文卫星巡天扫描多目标任务规划方法

摘要

本发明涉及一种空间天文卫星巡天扫描多目标任务规划方法，所述方法包括步骤1，天球网格划分与编号；步骤2，可见窗口及约束条件处理；步骤3，多目标多约束任务规划建模；步骤4，多目标多约束任务规划模型解算处理。本发明空间天文卫星巡天扫描多目标任务规划方法，综合考虑了星上能源、存储及地面数传约束，从科学探测需求和工程实施需求出发进行多目标规划问题建模，提出求解算法可以降低冲突消解的时间和空间复杂度。

主权项

一种空间天文卫星巡天扫描多目标任务规划方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，天球网格划分与编号；所述步骤1具体为，针对空间天文卫星巡天扫描任务模式，基于观测角视场范围对全天球进行经纬网格划分，构成单位天区，并进行编号，为巡天扫描任务规划可见窗口计算提供输入；步骤2，可见窗口及约束条件处理；所述步骤2具体为，基于卫星轨道及姿态信息，对输入的单位天区按照规划时段计算单位天区的可见窗口，同时对卫星观测约束角、卫星南大西洋异常工作区、卫星地球遮挡约束条件进行计算，结合单位天区可见窗口去处不满足上述约束条件的窗口，为下一步顾及能源、数传的统一规划提供输入数据；步骤3，多目标多约束任务规划建模；所述步骤3具体为，将能源约束、数传约束与观测时段约束统一考虑，建立多目标任务规划模型，规划目标使得姿态调整的次数越少越好，同时，保证扫描天区覆盖百分比的最大化；所建立的多目标任务规划模型如下：目标函数：约束条件：其中，N表示任务的数目，即向量X的大小；g(X)是姿态调整的次数，h(X)是未扫描的单位天区占总单位天区数目的比例；设时段t是一个处于阴影区而无法充电的时段，t1,t2,…,ti,…,tn是卫星在该时段内观测窗口时间集；若卫星电池可用时间为tpow，则定义在处于该时段内的观测窗口时间之和为tu，设时刻ta是卫星上一次过地面站的结束时刻，tb是卫星即将过地面站的开始时刻，t1,t2,…,ti,…,tn是卫星在(ta‑tb)时段内的观测窗口时间,则定义卫星的扫描数据速率是scanRate，单位：Bit/s；卫星的可用存储容量是dataCap，单位：Bit；观测窗口是通过巡天扫描任务规划之前，需要对离散化后的单位天区进行预处理，根据卫星星历数据和轨道进动速率，计算每个单位天区的可见窗口得到的；并且根据卫星星历、载荷安装位置、星体星历进行计算，依据计算值，对不满足当前观测要求的观测窗口进行去除处理；gesChgk表示卫星从任务xi到任务xj是否经过姿态调整记，其中，xi是按照时间顺序安排的第k‑1个任务，xj是按照时间顺序安排的第k个任务，gesChgk具体为：execi表示任务xi是否被观测，execi具体为：execi=0xi>01xi=0;]]>步骤4，多目标多约束任务规划模型解算；所述步骤4具体为，针对建立的多目标多约束任务规划模型，采用多目标粒子群算法进行求解，构造算法的解向量，设计解向量调整策略，降低冲突消减过程的时空复杂度，最终生成满足规划目标的规划结果。