[发明专利]一种基于约束可满足技术的深空探测自主任务规划方法

摘要

本发明公开的一种基于约束可满足技术的深空探测自主任务规划方法，涉及深空探测自主任务规划方法，属于航空航天技术领域。本发明包括如下步骤建立深空探测器系统模型；建立深空探测器约束模型；根据约束模型对深空探测器系统模型进行分层；规划任务初始化；在level层中选取活动单元在活动单元对应的状态集合Di中选择状态并对活动单元进行赋值；对活动单元约束进行一致性检查；通过赋值和循环直到深空探测器约束模型约束集C中全部约束得到满足，赋值结果即为深空探测器自主任务规划结果，完成自主任务规划。本发明能够克服现有深空任务中约束复杂、约束间耦合关系强等难点，提高深空探测器自主任务规划的效率，满足探测器实时性要求。

主权项

一种基于约束可满足技术的深空探测自主任务规划方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1，建立深空探测器系统模型；自主规划任务涉及到深空探测器系统模型DSESYS中的m个活动单元：DSESYS＝{var1,var2,...vari,...varm},1≤i≤m其中vari代表深空探测器系统中第i个活动单元；深空探测器系统活动状态指m个活动单元可能存在的状态集合，设第i个活动单元的状态集合为表示第i个活动单元的n个可能的状态，则整个探测器系统的状态集合为Ssys＝{D1,D2,...Di,...Dm}；步骤2，建立深空探测器约束模型约束集；深空探测器约束模型约束集用一个四元组表示：C＝(S0,G,A,CAP)其中，初始状态约束S0表示深空探测器在规划前所处的状态；目标状态约束G对应要完成的任务目标后，深空探测器系统预期应处于的状态，且G∈Ssys；动作约束A＝{A1,A2,...,Ai,...,Am}代表深空探测器系统中m个活动单元能够执行的动作集合，其中代表第i个活动单元能够执行的动作数，不同的活动单元对应不同的x值，且在规划过程中，每个活动单元在同一时刻只执行一个动作，不同的活动单元之间的动作具有并行性；能量约束CAP＝{cap1,cap2,...,capα}代表系统中存在的α个活动单元对能量消耗的限制，其中capi∈(0,β),β∈(0,+∞)不同的活动单元对应不同的β值；步骤3，根据步骤2中的约束模型对步骤1中的深空探测器系统模型进行分层；定义层值k＝m，因此深空探测器系统模型DSESYS转化为多层系统SYS＝{sys1,sys2,...,sysk}，每层的变量分别为：同时定义变量level代表当前的层数；步骤4，规划任务初始化；第一次进行活动单元选取时，输入为深空探测器系统模型的当前状态约束S0，目标状态约束G，以及当前层数level＝1；步骤5，在level层中选取活动单元在活动单元对应的状态集合Di中选择状态并对活动单元进行赋值；步骤6，对活动单元约束进行一致性检查；判断该活动单元是否满足步骤2深空探测器约束模型约束集C中的相关约束，如果不满足，在Di中重新挑选状态进行赋值判断；如满足，重复执行步骤5直到level层中所有活动单元全部完成赋值；步骤7，完成步骤6后，令level＝level+1，重复执行步骤5‑6，直到深空探测器系统模型SYS中所有活动单元完成赋值，检查步骤2深空探测器约束模型约束集C中是否全部约束得到满足；若步骤2深空探测器约束模型约束集C中仍存在不满足的约束，令k＝k+1，返回步骤4循环，直到步骤2深空探测器约束模型约束集C中全部约束得到满足，即深空探测器系统模型DSESYS中所有活动单元完成赋值，其赋值结果即为深空探测器自主任务规划结果，完成自主任务规划。