CN107562066A - 一种航天器多目标启发式排序任务规划方法 - Google Patents

一种航天器多目标启发式排序任务规划方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,属于航空航天技术领域。本发明根据子系统内部约束特点,综合考虑航天器结构、任务需求、设备状态和航天器能力四项因素,对航天器的构成、资源、分系统功能以及需要满足的各种约束条件进行描述;针对航天器系统约束复杂和系统状态信息互相耦合特点,利用时间线刻画航天器的多个并行子系统,建立子系统内部状态转移图;同时,根据任务目标之间约束信息及状态转移图进行多目标启发式排序任务规划,通过评价值的正负确定各任务目标之间的排序,根据多目标启发式排序结果引导规划搜索方向,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。

Description

一种航天器多目标启发式排序任务规划方法
技术领域
本发明涉及一种航天器任务规划方法,特别是实现航天器多目标启发式排序任务规划方法,属于航空航天技术领域。
背景技术
航天领域是二十一世纪世界技术发展的主要领域之一。由于航天任务中航天器一般距离地球远、飞行时间长、所处环境不确知等特点,导致航天器的操作和控制存在极大的挑战,例如通信的长时延问题、长期可靠性问题、实时操作问题等。
随着航天领域的发展,航天器高度依赖地面控制方式越来越不适应日益复杂的航天活动。因此,实现航天器自主任务规划,能够减少对地面站点的依赖,提高航天任务规划的自主性。航天器自主任务规划技术是解决远距离自主运行问题的一项关键技术。航天器根据空间环境的感知和认识及本身的能力和状态,利用智能规划理论技术,依据一段时间内的任务目标,自动地生成一组时间有序动作序列,并实时监测执行过程。
深空1号采用基于启发式调度测试系统(HSTS),它将状态变量描述为时间线的形式,根据时间线的结构功能特点将规划与调度有机地结合在一起,能够准确的找到满足所有资源和时间约束的可行解。欧空局采用基于时间线的规划和约束满足技术,在MEXAR2的基础上,开发出了APSI(Advanced Planning and Scheduling Initiative)平台,将规划领域模型描述为并行的时间线集合,在规划过程中对时间线间同步性约束的进行推理和传播。
上述规划系统虽然均能够进行航天器自主任务规划,但是仍存在可以进步的空间。例如,APSI的局限性在于它的设计目的在于解决复杂度较高的问题,缺少对于一般问题的普适性;深空一号中未对任务进行分析排序,可能会引入无效的搜索步骤,引发不必要的回溯;并且单一的搜索模式会引发冗余的规划操作,大大增加搜索规划的时间,影响规划求解的效率。
发明内容
针对航天器任务规划问题中多任务约束复杂及冗余的规划操作引发的规划效率低下的问题,本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法要解决的技术问题是,提高航天器任务规划中问题搜索和求解速度,在更短的时间内获取合理的规划解,解决规划操作引发的规划效率低下的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,根据子系统内部约束特点,综合考虑航天器结构、任务需求、设备状态和航天器能力四项因素,对航天器的构成、资源、分系统功能以及需要满足的各种约束条件进行描述。针对航天器系统约束复杂和系统状态信息互相耦合特点,利用时间线刻画航天器的多个并行子系统,建立子系统内部状态转移图。同时,根据任务目标之间约束信息及状态转移图进行多目标启发式排序任务规划,通过评价值的正负确定各任务目标之间的排序,根据多目标启发式排序结果引导规划搜索方向,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
所述的子系统内部状态转移图指将模型中该子系统内部的状态转移通过图的形式进行表示。状态转移图是带有权值的有向图,节点表示该子系统内部的状态,边连接两个节点A,B,表示状态的转移,即从状态A转移到箭头指向的状态B,边的权值代表转移的代价。
所述的各种约束条件根据实际航天器系统而定,包括因果约束、时间约束和资源约束。
本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,包括如下步骤:
步骤一:综合考虑航天器结构、任务需求、设备状态和航天器能力四项因素,对航天器的构成、资源、分系统功能以及需要满足的各种约束条件进行描述。所述的各种约束条件根据实际航天器系统而定,包括因果约束、时间约束和资源约束。
针对航天器系统约束复杂和系统状态信息互相耦合的特点,利用时间线刻画航天器的多个并行子系统,通过时间线的耦合关系描述系统的复杂约束及系统间依赖关系,形成耦合时间线的模型架构,对各并行子系统的行为随时间的演化和依赖关系进行描述。
步骤二:针对耦合时间线的模型中各子系统,建立子系统内部状态转移图,用于计算各子系统内部状态转移的代价值,引导规划搜索方向,缩减问题搜索空间,提高规划的求解速率。
各并行子系统分别由一个状态变量进行表示,每个状态变量都由时间线的形式进行描述,各并行子系统对应的状态变量为状态变量A1、状态变量A2、状态变量A3……状态变量An。每个状态变量An都存在一个值域,状态变量An在值域内的任一取值Sni称为状态。
所述的子系统内部状态转移图指将模型中该子系统内部的状态转移通过图的形式进行表示。状态转移图是带有权值的有向图,节点表示该子系统内部的状态,边连接两个节点A,B,表示状态的转移,即从状态SA转移到箭头指向的状态SB,边的权值代表转移的代价。通过建立子系统状态转移图,用于计算各子系统内部状态转移的代价值,引导规划搜索方向,缩减问题搜索空间,提高规划的求解速率。所述的建立子系统状态转移图具体是指将各状态变量An的值域中所有取值状态Sn1,状态Sn2……状态Snn作为对应的子系统状态转移图的节点,用有向边箭头的指向表示状态的转移,通过边的权值表示转移的代价。
步骤三:选用规划空间搜索作为基本的搜索策略,根据任务目标之间约束信息及状态转移图进行多目标启发式排序任务规划,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
所述的步骤三具体实现方法为。
步骤3.1:选取所有任务目标状态Sg1,Sg2……Sgn,根据目标状态自身约束及目标状态之间耦合约束关系,分析各目标状态之间是否存在冲突,所述的冲突是指目标状态不能够同时实现。
步骤3.1中分析各目标状态之间是否存在冲突具体分析方法为:
步骤3.1中各目标状态之间存在冲突包括如下两种形式:
冲突形式一:针对所有任务目标状态Sg1,Sg2……Sgn,考虑任意两个目标状态Sgi,Sgj之间是否存在冲突。如果目标状态Sgi的约束关系中存在与目标状态Sgj相同时间线的状态Sgj’,且状态Sgj’与目标状态Sgj不为同一状态,则目标状态Sgi与目标状态Sgj存在冲突,记作,
冲突形式二:如果目标状态Sgj的约束关系中存在与目标状态Sgi相同时间线的状态Sgi’,且状态Sgi’与目标状态Sgi不为同一状态,则目标状态Sgj与目标状态Sgi存在冲突,记作,
如果排除上述两种冲突形式,定义为各目标状态之间不存在冲突。
步骤3.2:对存在冲突的目标状态通过状态转移图计算启发式评价值,进行目标状态的排序。进一步限定条件为目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj属于同一时间线的状态最多只存在一个。
步骤3.2所述的通过状态转移图计算启发式评价值具体计算方法为:目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj相同时间线的状态为Sgj’,根据目标状态Sgj所在时间线的状态转移图,分别计算由目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)及由状态Sgj’转移到目标状态Sgj的代价cost(S'gj,Sgj)。根据前述的两个代价作差的结果判断针对冲突目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj之间的顺序关系。判断方法为,
公式所述的表示目标状态Sgi在目标状态Sgj之前实现,即完成计算启发式评价值。
所述的由目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)的计算方法为:根据状态转移图,搜索图中所有从目标状态Sgj转移到状态Sgj’的路径p1,p2,...pn,并根据转移边上标有的权值信息,采用对转移路径涉及的所有边上的权值取和的形式计算每条路径的转移代价值并选取其中最小的代价值作为从目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)。
步骤3.3:针对不存在冲突的目标状态Sgi与Sgj,二者之间不存在顺序约束关系,则转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
步骤3.4:针对目标状态集合中存在冲突的目标状态对Sgi与Sgj,判断二者之间的顺序约束关系,即完成本次目标排序,并转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
步骤3.4中判断目标状态集合中存在冲突的目标状态对Sgi与Sgj之间的顺序约束关系的判断方法为:
若目标状态Sgi与目标状态Sgj之间只存在冲突则根据步骤3.2中所述方法判断目标状态Sgi与目标状态Sgj之间顺序约束。
若目标状态Sgi与目标状态Sgj之间存在冲突则通过下式判断目标状态Sgi与目标状态Sgj之间顺序约束。
即完成本次目标排序,并转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
步骤3.5:根据步骤3.2-步骤3.4进行迭代目标排序,对所有目标进行排序后,进行规划搜索,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
有益效果:
1、针对航天器系统约束复杂和任务目标状态信息互相耦合的特点,本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,利用时间线刻画航天器的多个并行子系统,并根据其内部约束特点,建立子系统内部状态转移图,引导规划搜索方向,从而削减问题搜索空间,提高任务规划求解效率。
2、本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,根据任务目标之间约束信息进行多目标启发式排序任务规划,缩减搜索空间,提高算法的效率。原有航天器任务规划方法虽然能够进行问题求解,但是带有大量冗余操作和不必要的节点回溯,通过启发式信息,使得航天器任务规划方法能够在更短时间内获取合理的规划解,提高任务规划求解效率。
附图说明:
图1是本发明公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法流程图;
图2是基本规划算法和启发式任务规划算法中不同规划任务的求解时间情况。图中:实线表示基本规划算法不同规划任务规划求解时间变化曲线,虚线表示启发式规划算法在不同规划任务规划求解时间变化曲线。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的和优点,下面通过对航天器系统进行建模,并给定测试任务为任务E,如图2所示,针对模型对改进的航天器多目标启发式排序任务规划方法进行实际应用,对本发明做出详细解释。
实施例1:
如图1所示,本实施例公开的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,具体实现步骤如下:
步骤一:综合考虑航天器结构、任务需求、设备状态和航天器能力四项因素,对航天器的构成、资源、分系统功能以及需要满足的各种约束条件进行描述。所述的各种约束条件根据实际航天器系统而定,包括因果约束、时间约束和资源约束。
针对航天器系统约束复杂和系统状态信息互相耦合的特点,利用时间线刻画航天器的多个并行子系统,通过时间线的耦合关系描述系统的复杂约束及系统间依赖关系,形成耦合时间线的模型架构,对各并行子系统的行为随时间的演化和依赖关系进行描述。这里具体选取的子系统如下表所示。
表1各子系统名称及对应状态数量
子系统名称 状态变量数量 状态数量
姿态子系统 1 3
相机子系统 1 5
对地通讯子系统 1 4
着陆器通讯子系统 1 4
健康管理子系统 1 4
能源管理子系统 1 3
轨控子系统 1 2
导航子系统 1 3
电缆子系统 1 5
太阳帆板子系统 1 3
推进子系统 1 3
步骤二:针对耦合时间线的模型中各子系统,建立子系统内部状态转移图,用于计算各子系统内部状态转移的代价值,引导规划搜索方向,缩减问题搜索空间,提高规划的求解速率。
各并行子系统分别由一个状态变量进行表示,每个状态变量都由时间线的形式进行描述,各并行子系统对应的状态变量为状态变量A1、状态变量A2、状态变量A3……状态变量An。每个状态变量An都存在一个值域,状态变量An在值域内的任一取值Sni称为状态。
所述的子系统内部状态转移图指将模型中该子系统内部的状态转移通过图的形式进行表示。状态转移图是带有权值的有向图,节点表示该子系统内部的状态,边连接两个节点A,B,表示状态的转移,即从状态SA转移到箭头指向的状态SB,边的权值代表转移的代价。通过建立子系统状态转移图,用于计算各子系统内部状态转移的代价值,引导规划搜索方向,缩减问题搜索空间,提高规划的求解速率。所述的建立子系统状态转移图具体是指将各状态变量An的值域中所有取值状态Sn1,状态Sn2……状态Snn作为对应的子系统状态转移图的节点,用有向边箭头的指向表示状态的转移,通过边的权值表示转移的代价。
根据模型中的约束关系,针对表1中所列11个子系统建立状态转移图,并将所有状态转移边的权值设为1。
步骤三:选用规划空间搜索作为基本的搜索策略,根据任务目标之间约束信息及状态转移图进行多目标启发式排序任务规划,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
所述的步骤三具体实现方法为。
步骤3.1:选取所有任务目标状态Sg1,Sg2……Sgn,根据目标状态自身约束及目标状态之间耦合约束关系,分析各目标状态之间是否存在冲突,所述的冲突是指目标状态不能够同时实现。这里选取的目标状态为相机子系统的拍照状态Stk及姿态子系统的对地定向状态Sat
步骤3.1中分析各目标状态之间是否存在冲突具体分析方法为:
步骤3.1中各目标状态之间存在冲突包括如下两种形式:
冲突形式一:针对所有任务目标状态Sg1,Sg2……Sgn,考虑任意两个目标状态Sgi,Sgj之间是否存在冲突。如果目标状态Sgi的约束关系中存在与目标状态Sgj相同时间线的状态Sgj’,且状态Sgj’与目标状态Sgj不为同一状态,则目标状态Sgi与目标状态Sgj存在冲突,记作,
冲突形式二:如果目标状态Sgj的约束关系中存在与目标状态Sgi相同时间线的状态Sgi’,且状态Sgi’与目标状态Sgi不为同一状态,则目标状态Sgj与目标状态Sgi存在冲突,记作,
如果排除上述两种冲突形式,定义为各目标状态之间不存在冲突。这里拍照状态需要针对成像目标进行姿态调整,与姿态子系统对地定向状态存在冲突,而姿态子系统的对地定向状态对拍照状态不存在冲突。所以记作
步骤3.2:对存在冲突的目标状态通过状态转移图计算启发式评价值,进行目标状态的排序。这里假设目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj属于同一时间线的状态最多只存在一个。
步骤3.2所述的通过状态转移图计算启发式评价值具体计算方法为:目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj相同时间线的状态为Sgj’,根据目标状态Sgj所在时间线的状态转移图,分别计算由目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)及由状态Sgj’转移到目标状态Sgj的代价cost(S'gj,Sgj)。根据前述的两个代价作差的结果判断针对冲突目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj之间的顺序关系。判断方法为,
公式所述的表示目标状态Sgi在目标状态Sgj之前实现,即完成计算启发式评价值。
所述的由目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S′gj)的计算方法为:根据状态转移图,搜索图中所有从目标状态Sgj转移到状态Sgj’的路径p1,p2,...pn,并根据转移边上标有的权值信息,采用对转移路径涉及的所有边上的权值取和的形式计算每条路径的转移代价值并选取其中最小的代价值作为从目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S′gj)。
根据姿态子系统的状态转移图计算可得
order(Stk,Sat)=3-1>0
所以针对冲突拍照状态Stk与对地定向状态Sat的顺序约束为
步骤3.3:针对不存在冲突的目标状态Sgi与Sgj,二者之间不存在顺序约束关系,则转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
步骤3.4:针对目标状态集合中存在冲突的目标状态对Sgi与Sgj,判断二者之间的顺序约束关系,即完成本次目标排序,并转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
步骤3.4中判断目标状态集合中存在冲突的目标状态对Sgi与Sgj之间的顺序约束关系的判断方法为:
若目标状态Sgi与目标状态Sgj之间只存在冲突则根据步骤3.2中所述方法判断目标状态Sgi与目标状态Sgj之间顺序约束。
拍照状态Stk与对地定向状态Sat只存在冲突从而根据步骤3.2中所述方法判断拍照状态Stk与对地定向状态Sat之间的顺序约束为
若目标状态Sgi与目标状态Sgj之间存在冲突则通过下式判断目标状态Sgi与目标状态Sgj之间顺序约束。
即完成本次目标排序,并转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
步骤3.5:根据步骤3.2-步骤3.4进行迭代目标排序,对所有目标进行排序后,进行规划搜索,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
通过上述步骤,使用航天器多目标启发式排序任务规划方法得到规划结果的时间为6457ms,使用基本的航天器任务规划方法得到规划结果的时间为12427ms。通过比较可以看出,由于任务目标进行排序处理,能够削减问题搜索空间,并且设计的状态转移图及多目标排序的启发式有效的避免了冗余的规划步骤,提高了规划的效率,所以使用航天器多目标启发式排序任务规划方法得到规划结果的时间要少于使用基本的航天器任务规划方法得到规划结果的时间。所述的结果均是在给定测试任务E的情况下得到的。在其他测试任务下使用航天器多目标启发式排序任务规划方法得到规划结果的时间和使用基本的航天器任务规划方法得到规划结果的时间对比如图2所示。
所述的基本的航天器任务规划方法为不建立状态转移图,也不使用多目标排序启发式的航天器任务规划方法。
以上所述的具体描述,对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例,用于解释本发明,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,其特征在于:包括如下步骤,
步骤一:综合考虑航天器结构、任务需求、设备状态和航天器能力四项因素,对航天器的构成、资源、分系统功能以及需要满足的各种约束条件进行描述;所述的各种约束条件根据实际航天器系统而定,包括因果约束、时间约束和资源约束;
针对航天器系统约束复杂和系统状态信息互相耦合的特点,利用时间线刻画航天器的多个并行子系统,通过时间线的耦合关系描述系统的复杂约束及系统间依赖关系,形成耦合时间线的模型架构,对各并行子系统的行为随时间的演化和依赖关系进行描述;
步骤二:针对耦合时间线的模型中各子系统,建立子系统内部状态转移图,用于计算各子系统内部状态转移的代价值,引导规划搜索方向,缩减问题搜索空间,提高规划的求解速率;
步骤三:选用规划空间搜索作为基本的搜索策略,根据任务目标之间约束信息及状态转移图进行多目标启发式排序任务规划,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
2.如权利要求1所述的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,其特征在于:步骤二具体实现方法为,
各并行子系统分别由一个状态变量进行表示,每个状态变量都由时间线的形式进行描述,各并行子系统对应的状态变量为状态变量A1、状态变量A2、状态变量A3……状态变量An;每个状态变量An都存在一个值域,状态变量An在值域内的任一取值Sni称为状态;
所述的子系统内部状态转移图指将模型中该子系统内部的状态转移通过图的形式进行表示;状态转移图是带有权值的有向图,节点表示该子系统内部的状态,边连接两个节点A,B,表示状态的转移,即从状态SA转移到箭头指向的状态SB,边的权值代表转移的代价;通过建立子系统状态转移图,用于计算各子系统内部状态转移的代价值,引导规划搜索方向,缩减问题搜索空间,提高规划的求解速率;所述的建立子系统状态转移图具体是指将各状态变量An的值域中所有取值状态Sn1,状态Sn2……状态Snn作为对应的子系统状态转移图的节点,用有向边箭头的指向表示状态的转移,通过边的权值表示转移的代价。
3.如权利要求2所述的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,其特征在于:所述的步骤三具体实现方法为,
步骤3.1:选取所有任务目标状态Sg1,Sg2……Sgn,根据目标状态自身约束及目标状态之间耦合约束关系,分析各目标状态之间是否存在冲突,所述的冲突是指目标状态不能够同时实现;
步骤3.2:对存在冲突的目标状态通过状态转移图计算启发式评价值,进行目标状态的排序;进一步限定条件为目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj属于同一时间线的状态最多只存在一个;
步骤3.3:针对不存在冲突的目标状态Sgi与Sgj,二者之间不存在顺序约束关系,则转步骤3.5进行下一次迭代目标排序;
步骤3.4:针对目标状态集合中存在冲突的目标状态对Sgi与Sgj,判断二者之间的顺序约束关系,即完成本次目标排序,并转步骤3.5进行下一次迭代目标排序;
步骤3.5:根据步骤3.2-步骤3.4进行迭代目标排序,对所有目标进行排序后,进行规划搜索,输出最终的多目标启发式排序任务规划求解结果,即完成航天器任务规划,缩减搜索空间,提高任务规划效率。
4.如权利要求3所述的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,其特征在于:步骤3.1中分析各目标状态之间是否存在冲突具体分析方法为,
步骤3.1中各目标状态之间存在冲突包括如下两种形式:
冲突形式一:针对所有任务目标状态Sg1,Sg2……Sgn,考虑任意两个目标状态Sgi,Sgj之间是否存在冲突;如果目标状态Sgi的约束关系中存在与目标状态Sgj相同时间线的状态Sgj’,且状态Sgj’与目标状态Sgj不为同一状态,则目标状态Sgi与目标状态Sgj存在冲突,记作,
<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>:</mo> <mo>&amp;DoubleRightArrow;</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow>
冲突形式二:如果目标状态Sgj的约束关系中存在与目标状态Sgi相同时间线的状态Sgi’,且状态Sgi’与目标状态Sgi不为同一状态,则目标状态Sgj与目标状态Sgi存在冲突,记作,
<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>:</mo> <mo>&amp;DoubleRightArrow;</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow>
如果排除上述两种冲突形式,定义为各目标状态之间不存在冲突。
5.如权利要求4所述的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,其特征在于:步骤3.2所述的通过状态转移图计算启发式评价值具体计算方法为,目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj相同时间线的状态为Sgj’,根据目标状态Sgj所在时间线的状态转移图,分别计算由目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)及由状态Sgj’转移到目标状态Sgj的代价cost(S'gj,Sgj);根据前述的两个代价作差的结果判断针对冲突目标状态Sgi的约束关系中与目标状态Sgj之间的顺序关系;判断方法为,
<mrow> <mi>o</mi> <mi>r</mi> <mi>d</mi> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>cos</mi> <mi>t</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>cos</mi> <mi>t</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>,</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&lt;</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>&lt;</mo> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
公式所述的Sgi<Sgj表示目标状态Sgi在目标状态Sgj之前实现,即完成计算启发式评价值;
所述的由目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)的计算方法为:根据状态转移图,搜索图中所有从目标状态Sgj转移到状态Sgj’的路径p1,p2,...pn,并根据转移边上标有的权值信息,采用对转移路径涉及的所有边上的权值取和的形式计算每条路径的转移代价值并选取其中最小的代价值作为从目标状态Sgj转移到状态Sgj’的代价cost(Sgj,S'gj)。
6.如权利要求5所述的一种航天器多目标启发式排序任务规划方法,其特征在于:步骤3.4中判断目标状态集合中存在冲突的目标状态对Sgi与Sgj之间的顺序约束关系的判断方法为,
若目标状态Sgi与目标状态Sgj之间只存在冲突则根据步骤3.2中所述方法判断目标状态Sgi与目标状态Sgj之间顺序约束;
若目标状态Sgi与目标状态Sgj之间存在冲突则通过下式判断目标状态Sgi与目标状态Sgj之间顺序约束;
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即完成本次目标排序,并转步骤3.5进行下一次迭代目标排序。
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