CN113327030A - 一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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CN113327030A CN202110586518.8A CN202110586518A CN113327030A CN 113327030 A CN113327030 A CN 113327030A CN 202110586518 A CN202110586518 A CN 202110586518A CN 113327030 A CN113327030 A CN 113327030A
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Abstract

本发明实施例公开了一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质。其中，该方法包括：对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；根据待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。本发明实施例提供的技术方案，能够对多个卫星进行任务规划，有利于提高规划效率。

Description

一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及卫星任务规划领域，尤其涉及一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着航天领域的快速发展，卫星逐渐走进了国防和民用等多个领域，其所执行的任务也越来越多。
卫星在轨飞行过程中，需要根据当前遥测数据、地面任务需求以及当前卫星状态来制定卫星的未来运行计划。目前，主要通过人工分配的方法对待执行任务进行卫星任务规划，但是在卫星数量较多时，人工进行卫星任务规划越来越不现实，不仅会造成人力资源的浪费，而且由于计算量大，规划的效率较低，计算结果也不够准确。
目前，尚未有更好的可以实现多星任务规划的方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质，能够对多个卫星进行任务规划，有利于提高规划效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种多星任务规划方法，该方法包括：
对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；
对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据所述任务集合、所述过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；
根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
第二方面，本发明实施例提供了一种多星任务规划系统，该系统包括：
第一集合构建模块，用于对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；
第二集合获取模块，用于对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据所述任务集合、所述过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；
规划结果生成模块，用于根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例所述的多星任务规划方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所述的多星任务规划方法。
本发明实施例提供了一种多星任务规划方法、系统、设备及存储介质，首先对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合，然后对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合，最后根据待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果，能够对多个卫星进行任务规划，有利于提高规划效率。
附图说明
图1A为本发明实施例一提供的一种多星任务规划方法的流程图；
图1B为本发明实施例一提供的方法中卫星信息批量化自动录入分系统的结构示意图；
图1C为本发明实施例一提供的方法中卫星任务自动设置分系统的结构示意图；
图1D为本发明实施例一提供的方法中卫星地面测控站建模与自主调度分系统的结构示意图；
图1E为本发明实施例一提供的方法中卫星自主任务规划分系统的结构示意图；
图2A为本发明实施例二提供的一种多星任务规划方法的流程图；
图2B为本发明实施例二提供的方法中卫星自主过境分析分系统的结构示意图；
图2C为本发明实施例二提供的方法中有向图的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种多星任务规划系统的结构示意图；
图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1A为本发明实施例一提供的一种多星任务规划方法的流程图，本实施例可适用于对多个待测控卫星进行任务规划的情况。本实施例提供的多星任务规划方法可以由本发明实施例提供的多星任务规划系统来执行，该系统可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在执行本方法的计算机设备中。
参见图1A，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：
S110，对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合。
其中，待测控卫星集合可以理解为需要通过地面测控站进行测控的卫星所组成的集合。任务集合可以理解为待测控卫星集合中每个卫星对应任务的任务参数组成的集合。地面测控站可以理解为设置在地球上的对卫星进行测量和控制的地面设备，它的作用主要是向待测控卫星发送控制指令以及接收待测控卫星传输的遥测数据。地面测控站集合可以理解为将所有地面测控站的信息汇集起来的集合。
在对多个待测控卫星进行任务规划的过程中，需要考虑所有待测控卫星对应的任务和每个任务对应的测控站，通过多星任务规划系统中的卫星任务自动设置分系统，能够对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，具体的，主要是设置待测控卫星集合中所有待测控卫星与任务相关的参数，例如任务的优先级和任务的执行次数等，从而得到包含多个参数的任务集合。同时通过多星任务规划系统中的卫星地面测控站建模与自主调度分系统能够获取地面测控站的信息，例如测控站位置、测量精度、上行和/或下行通信链路特性以及接收数据格式等，其中，地面测控站包括外部测控站和内部测控站(也称本地测控站)，内部测控站可以理解为属于当前地区的测控站，外部测控站可以理解为不属于当前地区的或者属于其他企业或者国家的测控站，根据这些地面测控站的信息构建地面测控站集合，以便后续对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
S120，对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合。
其中，过境弧段集合可以理解为待测控卫星在进入和离开对应的地面测控站时得到的轨迹所组成的集合，境可以理解为地面测控站。地面测控站外界物理约束条件可以理解为地面测控站所在的地址(即经度和纬度)和地面测控站旁边是否有建筑物等约束条件。冲突约束集合可以理解为无法同时满足两个或者多个条件的约束所组成的集合，例如待测控卫星A的观测时间是上午9:00-9:15，待测控卫星B的观测时间是上午9:10-9:20，则这两个待测控卫星之间存在任务时间约束；又如，待测控卫星A对应的任务的优先级比待测控卫星B对应的任务的优先级高，则这两个待测控卫星之间存在优先级约束。遮挡约束可以理解为有的地面测控站旁边有建筑物，就会影响待测控卫星的观测，造成遮挡，假设某待测控卫星有十五分钟的观测时间，但是由于建筑物的存在，导致其中几分钟无法观测到该卫星，从而就产生了遮挡约束。
在对多个待测控卫星进行任务规划的过程中，还需要考虑所有待测控卫星对应的过境弧段以及冲突约束，从而使得任务规划结果更接近实际情况。通过多星任务规划系统中的卫星自主过境分析分系统对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，主要是根据待测控卫星集合中包含的待测控卫星以及地面测控站集合中包含的地面测控站，确定每个待测控卫星经过与其对应的地面测控站时所形成的轨迹即过境弧段，从而得到所有待测控卫星分别对应的过境弧段集合。在得到任务集合和过境弧段集合之后，根据任务集合中的任务参数，例如任务的优先级和突发任务，过境弧段集合中的进入和离开对应的地面测控站的时间以及地面测控站外界物理约束条件，能够得到所有待测控卫星的任务时间约束、遮挡约束、任务的优先级约束以及突发任务约束等，从而得到所有待测控卫星的冲突约束集合。
S130，根据待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
其中，预设规划方式可以理解为预先设定好的规划方式，例如基于有向图的卫星任务规划方式、基于随机贪婪算法的规划方式或者基于神经网络模型的卫星任务规划方式等，本实施例对具体的规划方式不做具体限制。
在得到了任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合之后，再结合待测控卫星集合，通过多星任务规划系统中的卫星自主任务规划分系统，采用预设规划方式能够对所有待测控卫星进行任务规划，最终得到任务规划结果。
本实施例提供的技术方案，首先对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合，然后对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合，最后根据待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果，能够对多个卫星进行任务规划，有利于提高规划效率。
在一些实施例中，所述待测控卫星包括内部待测控卫星和外部待测控卫星；相应的，在对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合之前，还包括：从所述内部待测控卫星对应的内部文件中获取内部待测控卫星的信息；通过远程接收的方式接收所有外部待测控卫星对应的远程外部文件，并从所述远程外部文件中获取外部待测控卫星的信息；汇总所述内部待测控卫星的信息和所述外部待测控卫星的信息，得到待测控卫星集合。
其中，内部待测控卫星可以理解为属于当前多星任务规划系统持有者(企业或者国家等)的卫星，例如属于某企业的卫星，外部待测控卫星可以理解为不属于当前多星任务规划系统持有者的卫星。内部待测控卫星的信息和外部待测控卫星的信息都可以包括：卫星名称、卫星类型、卫星功能和卫星优先级等。
在对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合之前，还需要通过多星任务规划系统中的卫星信息批量化自动录入分系统获取待测控卫星集合。
具体的，图1B为本发明实施例一提供的方法中卫星信息批量化自动录入分系统的结构示意图，如图1B所示：
内部待测控卫星的信息可以从对应的内部文件(也称本地文件)中获取，该卫星信息批量化自动录入分系统可以支持Txt和/或Excel等格式的内部文件导入，以及JSon和/或Python脚本格式的内部文件导入，同时支持远程接收的方式接收所有外部待测控卫星对应的远程外部文件，其中，远程接收的方式包括：网络，例如传输控制协议(TransmissionControl Protocol，简称TCP)和用户数据包协议(User Datagram Protocol，简称UDP)等，或者总线，在接收到远程外部文件之后，能够从远程外部文件中获取外部待测控卫星的信息，汇总内部待测控卫星的信息和外部待测控卫星的信息，就得到了待测控卫星集合。
本发明实施例中，通过批量化待测控卫星的信息导入、支持不同格式的文件导入以及支持多种方式进行导入，进一步扩展了多星任务规划系统的适用性，能够支持远程操作。
在一些实施例中，所述任务集合中的参数包括各待测控卫星对应的任务的优先级和任务的执行次数；相应的，所述任务的优先级和任务的执行次数，通过以下方式设置：确定所述待测控卫星集合中各待测控卫星对应的任务、任务的类型以及各任务的紧急程度，根据所述各任务的紧急程度，设置各待测控卫星对应的任务的优先级；基于任务的类型设置各待测控卫星对应的任务的执行次数。
本发明实施例中，通过任务的优先级和任务的执行次数能够更清楚的获知待测控卫星对应的任务的具体信息，有利于后续的任务规划顺利进行。其中，根据任务的执行次数，可以将某些待测控卫星的任务设置为周期性任务或者按照上次的任务规划结果执行对应的任务，从而避免对这些待测控卫星的任务进行重复规划，增加工作量。
在一些实施例中，所述任务集合中的参数还可以包括：卫星优先级、任务标签、卫星执行标志、任务执行途径以及外部请求任务等。具体的，图1C为本发明实施例一提供的方法中卫星任务自动设置分系统的结构示意图，如图1C所示：
通过多星任务规划系统中的卫星任务自动设置分系统，能够得到对应的任务集合，该分系统主要包括：卫星选取模块、卫星优先级设置模块、任务标签模块、任务优先级设置模块、任务次数标签模块、卫星执行标志模块、任务执行途径模块以及外部请求任务模块。
其中，在任务设置过程中，卫星选取模块主要完成对待测控卫星的选取，同时读取是否有外部待测控卫星导入的状态，如果存在外部待测控卫星，则还需要对外部待测控卫星进行选取。优选的，未被选取的卫星表示依然按照上次任务规划结果执行相关的任务。
其中，卫星优先级设置模块主要是基于卫星选取的结果，对当前待测控卫星在任务规划的过程中进行处理时的先后顺序进行设置。针对不同的卫星处理要求，可以将卫星优先级划分为紧急卫星处理、一般卫星状态处理以及外部待测控卫星请求处理三个优先级级别。
其中，任务标签模块主要是对不同的任务设置不同的标签。具体可以根据每个待测控卫星的任务、任务执行条件以及外部待测控卫星请求任务等，对所有任务进行设置对应的任务标签。
其中，任务优先级设置模块主要根据待测控卫星任务的紧急程度，对所有待测控卫星规定的每个任务执行时的紧急程度进行划分。根据所有任务的紧急程度，时间要求以及外部待测控卫星请求任务需求等，将任务划分为一级优先级任务，主要包含有时间限制的任务和紧急执行的突发任务等；二级优先级任务，主要包含突发但不紧急的任务，例如载荷相关上行指令或者注入数据任务；三级优先级任务，主要包含长期周期性执行的普通任务等。
其中，任务次数标签模块主要根据任务标签模块和任务优先级设置模块，确定对应任务的执行次数。
其中，卫星执行标志模块主要用于区分当前待测控卫星的任务是否已经规划结束，如果规划结束则设置已规划的标签。
其中，任务执行途径模块：主要用与区分执行任务是采用本系统内的测控站还是外部商业航天公司测控站等。
其中，外部请求卫星任务主要完成对外部测控任务的处理，并在任务中进行区别标记。
本发明实施例中，通过上述卫星任务自动设置分系统中的不同模块进行不同的设置，得到不同的参数，使得最终得到的任务集合中的参数更多，也更符合实际情况，有利于提高任务规划结果的准确性。
在一些实施例中，在根据地面测控站信息构建地面测控站集合之后，还包括：根据所述地面测控站信息确定各地面测控站对应的执行任务能力，并结合所述待测控卫星集合中各待测控卫星分别对应的任务对地面测控站进行调度，得到各待测控卫星分别对应的地面测控站。
具体的，图1D为本发明实施例一提供的方法中卫星地面测控站建模与自主调度分系统的结构示意图，如图1D所示：
针对外部测控站信息可以通过网络，例如TCP和UDP，或者现场总线等方式录入该分系统中，针对本地测控站信息可直接进行人工操作录入，也可以通过多种格式进行自动录入，其中支持的多种格式包括Txt和/或Excel格式，以及JSon和/或Python脚本格式等。在外部测控站信息和本地测控站信息都录入到该分系统之后，根据所有的地面测控站信息能够确定各地面测控站对应的执行任务能力，具体是通过实时遥测数据接收、遥控指令上行、载荷数据接收以及具备哪些通信波段等来评估各地面测控站对应的执行任务能力。
同时，通过该分系统中的外部测控站信息、本地测控站信息、任务信息(即待测控卫星集合中各待测控卫星对应的任务)以及各地面测控站对应的执行任务能力能够对地面测控站进行调度，能够确定待测控卫星集合中各待测控卫星分别对应的地面测控站(即执行测控站)，同时将各待测控卫星的对应的任务(即执行任务)、任务执行时间以及任务类型下发至对应的测控站。
本发明实施例中，通过对地面测控站进行调度能够满足所有卫星的测控需求，同时地面测控站信息的多种录入方式、支持不同格式的文件导入以及对导入方式支持多种通信方式，进一步提高了卫星地面测控站建模与自主调度分系统的适用性，能够支持远程在线操作。
在一些实施例中，在所述采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果之后，还可以具体包括：将所述任务规划结果按照预设模板和预设格式导出，生成对应的任务规划文件，并下发至相应的地面测控站。
其中，预设模板可以是预先选取好的任务规划文件对应的模板，也可以视具体情况而定，本实施例不做具体限制。预设格式可以是预先选取好的任务规划文件对应的格式，也可以视具体情况而定，本实施例不做具体限制。
具体的，图1E为本发明实施例一提供的方法中卫星自主任务规划分系统的结构示意图，如图1E所示：
根据上述实施例中得到的待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合，通过卫星自主任务规划分系统，选取对应的规划方式能够完成对待测控卫星任务的自主规划。其中，规划方式主要是针对当前待测控卫星的运行状态以及未来执行任务的要求来进行选择，例如，可以将任务覆盖最大、执行时间最早或者弧段利用率大等作为选择规划方式的目标条件，规划方式可以预先选取好，也可以视具体情况而定。规划评价主要是采用不同的评价指标对任务规划结果的合理性或者好坏进行评价。评价指标可以包括：待测控卫星规划率、待测控卫星所有任务规划完成占比以及弧段的利用率等。在得到任务规划结果之后，为了更好的展示任务规划结果，通过模板选取和格式选取，可以将任务规划结果按照预设模板和预设格式导出，从而生成对应的任务规划文件，并将任务规划文件下发至相应的地面测控站，以使各地面测控站按照对应的任务规划文件执行相应的任务。
本发明实施例中，通过将任务规划结果按照预设模板和预设格式导出，生成对应的任务规划文件，能够方便工作人员后续查看和核对，为用户提供便利，提高用户的使用体验，同时方便后续的溯源工作。
实施例二
图2A为本发明实施例二提供的一种多星任务规划方法的流程图。本发明实施例是在上述实施例的基础上进行优化。可选的，本实施例对所有待测控卫星的任务规划过程进行详细的解释说明。
参见图2A，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：
S210，对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合。
S220，对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合。
可选的，所述对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，可以具体包括：根据接收到的所有待测控卫星发送的遥测数据确定各待测控卫星分别对应的星历文件；结合所述星历文件、两行轨道数据TLE文件以及地面测控站信息对所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合。
其中，星历文件可以理解为描述待测控卫星时空位置参量的文件，包括某时刻卫星对应的时间以及轨道根数。两行轨道数据(Two-Line Orbital Element，简称TLE)文件可以理解为描述卫星位置、速度和轨道的文件，并且该文件是开源的，能够直接获取。
具体的，图2B为本发明实施例二提供的方法中卫星自主过境分析分系统的结构示意图，如图2B所示：
根据接收到的所有待测控卫星发送的遥测数据能够确定各待测控卫星对应的时间信息、位置信息以及轨道信息，从而根据时间信息、位置信息以及轨道信息能够生成各待测控卫星分别对应的星历文件，同时也可以从网站上获取TLE文件，根据星历文件、TLE文件以及地面测控站信息，主要是地面测控站的经度和纬度信息，能够对所有待测控卫星进行过境分析，即各待测控卫星什么时候经过哪个地面测控站，在哪个轨道运行，从而得到测控站过境分析的结果，即所有待测控卫星对应的过境弧段集合，以便后续根据任务集合和过境弧段集合得到所有待测控卫星的冲突约束集合以及将过境弧段集合发送至卫星自主任务规划分系统进行任务规划。
需要说明的是：本发明实施例中也可以根据星历文件和地面测控站信息对所有待测控卫星进行过境分析，还可以根据TLE文件和地面测控站信息对所有待测控卫星进行过境分析，本实施例不做具体限制。
同时，卫星自主过境分析分系统还能够进行防碰撞仿真分析、轨道仿真分析、过境信息数据采集以及星座构型保持仿真分析等。其中，过境信息包括过境起始和终止时间、过境实时角度变化、过境天线遮挡计算等信息。该分系统根据得到的每个待测控卫星的轨道信息以及通过遥测数据得到的各待测控卫星对应的姿态信息，能够对待测控卫星对应的星座进行构型仿真，从而调整对应的构型保持策略。其中，星座中一般包含多个卫星。
本发明实施例中，通过防碰撞仿真分析、轨道仿真分析、过境信息数据采集以及星座构型保持仿真分析等，能够根据仿真结果调整待测控卫星的控制策略以及更好的对待测控卫星的任务进行规划，防止卫星间发生碰撞。
S230，将待测控卫星集合作为起点，将任务集合、地面测控站集合和过境弧段集合分别作为对应的顶点，以及将冲突约束集合作为条件约束，构建基于有向图的卫星任务规划模型。
具体的，图2C为本发明实施例二提供的方法中有向图的结构示意图，如图2C所示：
将待测控卫星集合作为起点，将任务集合、地面测控站集合和过境弧段集合中包含的元素分别作为对应的顶点，以及将冲突约束集合作为条件约束，能够构建基于有向图的卫星任务规划模型，从而得到从待测控卫星集合到任务集合，从任务集合到地面测控站集合，再从地面测控站集合到过境弧段集合的有向图。其中，任务集合中的元素主要包括任务1，任务2，…，任务n，且n为正整数；地面测控站集合中的元素主要包括测控站1，测控站2，…，测控站m，且m为正整数；过境弧段集合中的元素主要包括弧段1，弧段2，…，弧段p，且p为正整数；冲突约束集合中的元素主要包括约束1，约束2，…，约束c，且c为正整数。由图2C可知：任务集合中包含的每一个元素和地面测控站集合中包含的每一个元素之间都相互连接构成有向图边，即有方向的线段；地面测控站集合中包含的每一个元素和过境弧段集合中包含的每一个元素之间也相互连接构成有向图边。
即：以任务集合中的各任务依次作为第一个顶点，以地面测控站集合中的各测控站依次作为第二个顶点，以过境弧段集合中的各弧段依次作为第三个顶点，分别得到从第一个顶点到第二个顶点的有向图边，从第二个顶点到第三个顶点的有向图边，最终得到多条从任务集合中的任务到地面测控站集合中的测控站，再从地面测控站集合中的测控站到过境弧段集合中的弧段的单方向线段。以任务1到地面测控站集合中的测控站的有向图边为例，将任务1作为第一个顶点，构建从任务1到测控站1的有向图边，从任务1到测控站2的有向图边，…，从任务1到测控站m的有向图边。再以测控站1到过境弧段集合中的弧段的有向图边为例，将测控站1作为第二个顶点，构建从测控站1到弧段1的有向图边，从测控站1到弧段2的有向图边，…，从测控站1到弧段p的有向图边。
S240，通过基于有向图的卫星任务规划模型计算待测控卫星集合中每个待测控卫星在不同路径下的权重和，并根据权重和得到所有待测控卫星的任务规划结果。
在构建了基于有向图的卫星任务规划模型之后，根据得到的有向图，由于不同的有向图边对应的权重不同。每条有向图边的权重可以根据规划目标和待测控卫星的优先级进行设置，例如：在待测控卫星集合中，将优先级高的待测控卫星权重设置的高，将优先级低的待测控卫星权重设置的低，由此得到待测控卫星集合中各待测控卫星对应的权重。在任务集合中可以根据任务的优先级高低为不同优先级的任务设置不同的权重；在地面测控站集合中可以根据地面测控站对应的执行任务能力的强弱，为不同执行任务能力的地面测控站设置不同的权重；在过境弧段集合中可以根据不同弧段对应的观测时间的长短为不同的弧段设置不同的权重，也可以根据不同弧段对应的弧段角度的大小为不同的弧段设置不同的权重。在为待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合以及过境弧段集合中对应的所有元素都设置好权重之后，能够计算待测控卫星集合中每个待测控卫星在不同路径(即不同有向图边)下的权重和，并根据权重和的大小以及冲突约束集合中的约束确定当前的路径是否合适，最终得到所有待测控卫星的任务规划结果。
本实施例提供的技术方案，首先对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合，接着对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合，然后将待测控卫星集合作为起点，将任务集合、地面测控站集合和过境弧段集合分别作为对应的顶点，以及将冲突约束集合作为条件约束，构建基于有向图的卫星任务规划模型，最后通过基于有向图的卫星任务规划模型计算待测控卫星集合中每个待测控卫星在不同路径下的权重和，并根据权重和得到所有待测控卫星的任务规划结果，通过基于有向图的卫星任务规划模型可以减少人为的复杂计算和排列，避免人为计算的误差，以及完成对多个卫星的任务规划，提高规划的效率。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种多星任务规划系统的结构示意图，如图3所示，该系统可以包括：
第一集合构建模块310，用于对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；
第二集合获取模块320，用于对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据所述任务集合、所述过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；
规划结果生成模块330，用于根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
本实施例提供的技术方案，首先对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合，然后对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据任务集合、过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合，最后根据待测控卫星集合、任务集合、地面测控站集合、过境弧段集合以及冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果，能够对多个卫星进行任务规划，有利于提高规划效率。
进一步的，所述待测控卫星包括内部待测控卫星和外部待测控卫星；相应的，上述多星任务规划系统，还可以包括：内部信息获取模块，用于从所述内部待测控卫星对应的内部文件中获取内部待测控卫星的信息；外部信息获取模块，用于通过远程接收的方式接收所有外部待测控卫星对应的远程外部文件，并从所述远程外部文件中获取外部待测控卫星的信息；卫星集合获取模块，用于汇总所述内部待测控卫星的信息和所述外部待测控卫星的信息，得到待测控卫星集合。
进一步的，所述任务集合中的参数包括各待测控卫星对应的任务的优先级和任务的执行次数；相应的，所述任务的优先级和任务的执行次数，通过以下方式设置：确定所述待测控卫星集合中各待测控卫星对应的任务、任务的类型以及各任务的紧急程度，根据所述各任务的紧急程度，设置各待测控卫星对应的任务的优先级；基于任务的类型设置各待测控卫星对应的任务的执行次数。
进一步的，上述多星任务规划系统，还可以包括：地面测控站确定模块，用于根据所述地面测控站信息确定各地面测控站对应的执行任务能力，并结合所述待测控卫星集合中各待测控卫星分别对应的任务对地面测控站进行调度，得到各待测控卫星分别对应的地面测控站。
进一步的，上述第二集合获取模块320，可以具体用于：根据接收到的所有待测控卫星发送的遥测数据确定各待测控卫星分别对应的星历文件；结合所述星历文件、两行轨道数据TLE文件以及地面测控站信息对所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合。
进一步的，上述规划结果生成模块330，可以具体用于：将所述待测控卫星集合作为起点，将所述任务集合、所述地面测控站集合和所述过境弧段集合分别作为对应的顶点，以及将所述冲突约束集合作为条件约束，构建基于有向图的卫星任务规划模型；通过所述基于有向图的卫星任务规划模型计算所述待测控卫星集合中每个待测控卫星在不同路径下的权重和，并根据所述权重和得到所有待测控卫星的任务规划结果。
进一步的，上述多星任务规划系统，还可以包括：任务规划文件生成模块，用于将所述任务规划结果按照预设模板和预设格式导出，生成对应的任务规划文件，并将所述任务规划文件下发至相应的地面测控站。
本实施例提供的多星任务规划系统可适用于上述任意实施例提供的多星任务规划方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图，如图4所示，该计算机设备包括处理器410、存储装置420和通信装置430；计算机设备中处理器410的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器410为例；计算机设备中的处理器410、存储装置420和通信装置430可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储装置420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的多星任务规划方法对应的模块(例如，用于多星任务规划系统中的第一集合构建模块310、第二集合获取模块320和规划结果生成模块330)。处理器410通过运行存储在存储装置420中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的多星任务规划方法。
存储装置420可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储装置420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信装置430，用于实现服务器之间的网络连接或者移动数据连接。
本实施例提供的一种计算机设备可用于执行上述任意实施例提供的多星任务规划方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例五
本发明实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例中的多星任务规划方法，该方法具体包括：
对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；
对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据所述任务集合、所述过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；
根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的多星任务规划方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述多星任务规划系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多星任务规划方法，其特征在于，包括：
对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；
对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据所述任务集合、所述过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；
根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测控卫星包括内部待测控卫星和外部待测控卫星；
相应的，在对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合之前，还包括：
从所述内部待测控卫星对应的内部文件中获取内部待测控卫星的信息；
通过远程接收的方式接收所有外部待测控卫星对应的远程外部文件，并从所述远程外部文件中获取外部待测控卫星的信息；
汇总所述内部待测控卫星的信息和所述外部待测控卫星的信息，得到待测控卫星集合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任务集合中的参数包括各待测控卫星对应的任务的优先级和任务的执行次数；
相应的，所述任务的优先级和任务的执行次数，通过以下方式设置：
确定所述待测控卫星集合中各待测控卫星对应的任务、任务的类型以及各任务的紧急程度，根据所述各任务的紧急程度，设置各待测控卫星对应的任务的优先级；
基于任务的类型设置各待测控卫星对应的任务的执行次数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据地面测控站信息构建地面测控站集合之后，还包括：
根据所述地面测控站信息确定各地面测控站对应的执行任务能力，并结合所述待测控卫星集合中各待测控卫星对应的任务对地面测控站进行调度，得到各待测控卫星分别对应的地面测控站。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，包括：
根据接收到的所有待测控卫星发送的遥测数据确定各待测控卫星分别对应的星历文件；
结合所述星历文件、两行轨道数据TLE文件以及地面测控站信息对所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果，包括：
将所述待测控卫星集合作为起点，将所述任务集合、所述地面测控站集合和所述过境弧段集合分别作为对应的顶点，以及将所述冲突约束集合作为条件约束，构建基于有向图的卫星任务规划模型；
通过所述基于有向图的卫星任务规划模型计算所述待测控卫星集合中每个待测控卫星在不同路径下的权重和，并根据所述权重和得到所有待测控卫星的任务规划结果。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，在所述采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果之后，还包括：
将所述任务规划结果按照预设模板和预设格式导出，生成对应的任务规划文件，并将所述任务规划文件下发至相应的地面测控站。
8.一种多星任务规划系统，其特征在于，包括：
第一集合构建模块，用于对待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行任务设置，得到对应的任务集合，以及根据地面测控站信息构建地面测控站集合；
第二集合获取模块，用于对所述待测控卫星集合中的所有待测控卫星进行过境分析，得到对应的过境弧段集合，并根据所述任务集合、所述过境弧段集合以及地面测控站外界物理约束条件得到所有待测控卫星的冲突约束集合；
规划结果生成模块，用于根据所述待测控卫星集合、所述任务集合、所述地面测控站集合、所述过境弧段集合以及所述冲突约束集合，采用预设规划方式对所有待测控卫星进行任务规划，得到任务规划结果。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
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