[发明专利]一种卫星在轨活动规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种卫星在轨活动规划方法及系统，该方法包括：1)建立一个考虑实际工程约束的数学模型，对卫星在轨活动规划问题进行数学化描述；2)建立基于谓词逻辑的卫星在轨活动规划领域知识模型和结合领域知识设计一组优先启发式规则；3)根据优先规则的引导，通过一次独立的离散事件仿真得到一个满足各项约束条件的规划方案；4)随机调整优先规则中各影响因素的权重，迭代寻找优度性能更好的规划方案。本发明能在很短的时间内以非常小的计算代价快速求得卫星在轨活动规划问题的一个满意规划方案，兼顾了很高的计算效率和规划解的质量，具有求解方法正确合理、计算过程快速有效、对实际工程任务的适用性好等优点。

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其是一种求解卫星在轨活动规划问题的基于优先规则的快速启发式方法。

背景技术

随着地球静止轨道(以下简称GEO)在通信、遥感和导航等领域发挥着越来越重要的作用，采用低轨道(以下简称LEO)卫星编队监测GEO卫星波束进而掌握其频率资源的使用情况具有重要的意义。在GEO卫星波束监测任务中，需要LEO卫星上许多操作指令的成功执行，才能保证整个在轨任务的顺利完成。将LEO卫星上那些可以直接执行的、基本的操作指令统称为卫星在轨活动。而以某种规划目标为导向，将卫星上多个在轨活动排布在时间线上以形成一个合理的在轨活动执行方案的过程，被定义为卫星在轨活动规划。

卫星在轨活动规划可以看作是卫星在轨任务规划中的一个子问题，是一个求解困难的组合排布运筹学问题。目前对这类问题的求解有精确算法和近似算法。精确算法有分枝定界算法，这种算法虽然力图求得问题的最优解，但是实践表明它们只能求解小规模问题。为了弥补这个不足，一些近似算法被提出解决该问题。近似算法有结合一定改进策略的现代演化算法，比如基于约束预处理策略的差分进化算法和基于启发式策略的改进遗传算法等，这些算法虽然能求得问题的近似最优解，但是计算效率低下，所花费的运算时间往往是不能容忍的，不适合实际工程需求，因此需要新的探索。

发明内容

本发明特提出一种卫星在轨活动规划方法，以克服现有技术中存在的计算效率低、运算时间长等缺陷，该方法基于优先规则，是一种近似方法，结合卫星在轨活动规划问题中的实际工程约束，基于卫星在轨活动规划领域知识设计一组优先启发式规则，最终通过独立的离散事件仿真和迭代寻优过程获得一个满意的规划方案，兼顾了很高的计算效率和规划解的质量。

为实现上述目的，本发明提供一种卫星在轨活动规划方法，包括：

S1，建立实数非线性规划模型，描述卫星在轨活动规划问题；

S2，建立基于谓词逻辑的卫星在轨活动规划领域模型，并根据领域模型建立优先启发式规则；

S3，根据优先启发式规则的引导，通过一次独立的离散事件仿真获得一个满足实数非线性规划模型中各项约束条件的规划方案；

S4，随机调整优先启发式规则中各影响因素的权重，迭代寻找优度性能符合预期目标的规划方案。

为实现上述目的，本发明还提供一种卫星在轨活动规划系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有卫星在轨活动规划程序，处理器在运行卫星在轨活动规划程序时，执行上述卫星在轨活动规划方法的步骤。