CN114004027B - 一种地面测控资源配置需求的预处理方法和装置 - Google Patents

一种地面测控资源配置需求的预处理方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种地面测控资源配置需求的预处理方法和装置。所述方法包括：建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型，在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型，随后消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集，并处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。本申请统一描述地面测控资源配置需求，根据建立的模型得到对每个航天器执行测控任务时可选的备选可用弧段资源，以及每个备选可用弧段对应的冲突弧段集合，为在地面测控资源调度过程中快速进行约束冲突消解提供了完备的查询数据。

Description

一种地面测控资源配置需求的预处理方法和装置
技术领域
本申请涉及航天器测控资源调度技术领域，特别是涉及一种地面测控资源配置需求的预处理方法和装置。
背景技术
航天器测控是指使用地面测控设备通过无线电测控技术对航天器飞行轨道、姿态和航天器上各分系统工作状态进行跟踪测量、监视与控制，以保障航天器在飞行轨道上顺利完成既定工作任务的过程。随着越来越多的通信卫星、导航卫星、气象卫星和地球探测卫星等航天器进入太空，在轨运行航天器的数量不断增加，航天器测控网面临多航天器同时测控和地面测控资源争用的问题也越来越严重。因此需要通过地面测控资源配置技术来解决地面测控资源冲突的问题。
地面测控资源配置技术较为关键的一步是对航天器测控需求进行预处理。其目的一方面是方便对各种各样的航天器测控需求统一进行规范化描述，另一方面是解决航天器测控资源调度过程中需要实时进行约束冲突消解所带来的时间消耗长的问题，通过查询预先计算好的备选可用弧段的冲突弧段集而不需要实时进行冲突消解计算，进而能有效提升地面测控资源配置技术的计算效率，满足实际工程中的应用要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种地面测控资源配置需求的预处理方法和装置。
一种地面测控资源配置需求的预处理方法，所述方法包括：
建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
其中一个实施例中，建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型的步骤包括：
根据预设的航天器测控任务得到对应的地面测控资源总需求。
使用元组建模方式规范化描述地面测控资源总需求，建立地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的测控圈次参数包括每天升轨测控圈数、升轨测控指定圈次类型、每天降轨测控圈数、降轨测控指定圈次类型、升轨测控连续圈次和降轨测控连续圈次，测控时间参数包括相邻升降轨最大间隔时间、升轨测控最小间隔时间、降轨测控最小间隔时间、升轨测控最大间隔时间、降轨测控最大间隔时间、升轨测控最短持续时间、降轨测控最短持续时间、测控时间区间和测控圈次选择偏好。
其中一个实施例中，原子型任务模型的建立方式包括：
使用元组建模方式建立原子型任务模型。原子型任务模型的单次测控圈次参数包括升降轨类型和指定测控圈次，单次测控持续时间参数包括最短持续时间，单次测控资源参数包括指定地面测控设备和测控任务可用时间窗口。
其中一个实施例中，在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型的步骤包括：
根据预设的航天器测控任务得到地面测控资源配置需求，拆解地面测控资源配置需求，生成对航天器进行的单次测控的集合。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到对航天器进行单次测控的备选可用弧段集。
根据对航天器进行单次测控的备选可用弧段集，建立描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。
其中一个实施例中，消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束的方式包括：
根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段，进而达到自动消除地面测控资源配置需求模型中非关联约束的目的。
其中一个实施例中，处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集的方式包括：
根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集，达到对地面测控资源配置需求进行预处理的目的。
一种地面测控资源配置需求的预处理装置，包括：
地面测控资源配置需求建模模块，用于建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
原子型任务建模模块，用于在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
非关联约束消除模块，用于消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
关联约束处理模块，用于处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
与现有技术相比，上述一种地面测控资源配置需求的预处理方法、装置、计算机设备和存储介质，建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型，在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型，随后消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集，并处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。本申请统一描述地面测控资源配置需求，根据建立的模型得到对每个航天器执行测控任务时可选的备选可用弧段资源，以及每个备选可用弧段对应的冲突弧段集合，为在地面测控资源调度过程中快速进行约束冲突消解提供了完备的查询数据。
附图说明
图1为一个实施例中一种地面测控资源配置需求的预处理方法的流程图。
图2为一个实施例中原子型任务模型建立的流程图。
图3为一个实施例中原子型任务之间的关联约束处理流程图。
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种地面测控资源配置需求的预处理方法，包括以下步骤：
步骤102，建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
地面测控资源配置需求模型描述了执行特定的航天器测控任务时，对地面测控资源使用的总需求。由于不同的航天器测控任务对于地面测控资源有不同的需求，并且其需求特点也不相同。因此地面测控资源总需求在本质上是对地面测控设备执行测控任务的约束项。对应地，地面测控资源配置需求模型也描述了在执行航天器测控任务的过程中对地面测控资源使用的约束项。这些约束项主要包括以下9类。
(1)每天升轨和降轨测控圈数需求项：为了维持低轨航天器正常运行，需要在一天内对低轨航天器进行若干次测控保障，包括对低轨航天器升轨和降轨的测控圈数要求。其中，低轨航天器星下点由北半球向南半球方向运行称为降轨，反之称为升轨。这是必须满足的硬约束。
(2)指定测控圈次类型需求项：低轨航天器在一天之内其星下点首次通过我国境内的圈次，称为入境圈。其星下点最后一次通过我国境内的圈次，称为出境圈。其他通过我国境内的圈次，称为中间圈。在低轨航天器的升轨或降轨过程中，航天器用户方可能会根据实际需要为低轨航天器指定测控保障的圈次是入境圈、出境圈和中间圈三种类型圈次中的一种或这几种类型圈次的组合。这是必须满足的硬约束。
(3)连续测控圈次需求项：在一天之内低轨航天器的星下点可能会有几圈通过我国境内，航天器用户方可能会要求地面测控设备提供连续几圈的测控保障服务，其中连续测控的这几个圈次中的首圈，称为基准圈。在低轨航天器的升轨或降轨连续圈的测控过程中，航天器用户方会要求连续测控中基准圈的类型。比如，要求连续测控中基准圈为中间圈，那么地面测控设备提供测控保障时，只能从中间圈中的一个圈次开始实施连续圈测控，直至完成升轨和降轨测控圈数的要求为止。这是必须满足的硬约束。
(4)相邻升降轨间隔时间需求项：由于低轨航天器轨道运动特性，地面测控设备在为其提供测控保障服务时，所测控升轨圈次中的最后一个升轨圈和所测控降轨圈次中的最早一个降轨圈之间会间隔数个小时左右，称为相邻升降轨间隔时间。为了保障测控任务的时效性，航天器用户方可能会要求相邻升降轨间隔时间不大于几个小时。这是必须满足的硬约束。
(5)最小测控间隔时间需求项：在低轨航天器的测控过程中，如果相邻两次测控间隔时间太近，可能会造成两次测控得到的数据重复或相差不大(如跟踪测轨任务)，这样就会影响测控效果。而且，低轨航天器在接受一次测控后也需要一定的时间来使测控天线归位，才能接受下一次测控。因此，航天器用户方可能会对同一航天器的相邻两次升轨或降轨测控提出最小间隔时间需求。这是必须满足的硬约束。
(6)最大测控间隔时间需求项：在低轨航天器的测控过程中，如果相邻两次测控间隔时间太长，可能会影响航天器任务完成的时效性。因此，航天器用户方可能会对同一航天器的相邻两次升轨或降轨测控提出最大间隔时间需求，这是必须满足的硬约束。
(7)最短测控持续时间需求项：地面测控设备对低轨航天器的每次测控保障都需要经历一定的时间(即捕获时间和跟踪时间)，称为测控持续时间。为了保证测控效果，航天器用户方可能会对航天器测控过程中的最短持续时间有所要求，这是必须满足的硬约束。
(8)测控时间区间需求项：根据对航天器上注业务的实际时间需求，航天器用户方可能需要地面测控设备对航天器提供的测控圈次在一定的时间区间内，比如：要求降轨的第一圈在时间区间[10:00,14:00]，或者要求不论升轨还是降轨安排一个测控圈次在时间区间[17:30,20:30]，再或者要求所有的测控圈次均在10:00以后。这是必须满足的硬约束。
(9)测控圈次选择偏好的特殊需求项：航天器用户方还可能会对测控圈次有选择的偏好，比如，要求不论升轨还是降轨均按照由前至后的顺序优先选择前面的测控圈次。然而由于地面测控设备资源相对不足，一些特殊需求项有可能会无法得到完全满足，只要尽可能满足即可。这是无需必须满足的软约束。
此外，当地面测控设备可以同时对多个航天器提供测控服务时，根据不同航天器的重要性程度，还可以在地面测控资源调度过程中设置不同航天器测控任务的优先级参数。
以对单个航天器的测控需求为例，使用19元组建模方式规范化描述该航天器测控任务的地面测控资源总需求，建立地面测控资源配置需求模型，如下式(1)所示：
Figure BDA0003331433530000071
表1所示为式(1)中各个元素的含义和取值。
表1测控任务执行模型中19元组元素含义及描述
Figure BDA0003331433530000081
Figure BDA0003331433530000091
步骤104，在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
对单个航天器执行的单次测控任务被称为原子型任务。一个航天器测控任务可以转化为若干个原子型任务。一个原子型任务可以从多个可支持测控设备的多个备选可用弧段资源中，挑选一个合适的测控弧段来保障其完成执行。本实施例中，使用8元组建模方式规范化描述对单个原子任务，建立原子型任务模型，如下式(2)所示：
AtoTask＝{No,Sat,Pr,SJtype,LastMin,Cn,Device,AvailWin} (2)
表2所示为式(2)中各个元素的含义和取值。
表2原子型任务模型中8元组元素含义及描述
Figure BDA0003331433530000092
Figure BDA0003331433530000101
步骤106，消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
非关联约束是指针对一个原子型任务本身的执行要求(如指定圈次类型、最短持续时间)而产生的对测控可见弧段使用的约束。非关联约束消除是指，根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束，以及根据测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，匹配航天器测控任务对测控频段参数和测控功能参数的要求，从所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中，筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段。通过非关联约束消除后，可以得到只存在关联约束的原子型任务集和每个原子型任务的备选可用弧段集。
步骤108，处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
关联约束是指不同原子型任务在执行中因为相互关联的关系而产生的对测控可见弧段使用的约束，即一个原子型任务的执行会影响到另一个原子型任务执行的约束，比如相邻的两次测控任务之间的最大、最小间隔时间约束等。关联约束处理是指，根据地面测控资源总需求中对一个航天器的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束，以及根据测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上的交集，以及由于在同一时间段使用相同设备而造成的冲突弧段集，从而得到原子型任务集的每个备选可用弧段的冲突弧段集。
采用本实施例提供的方法能够获得航天器测控任务的原子型任务集和各个原子型任务的备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集，为地面测控资源配置技术在地面测控资源调度过程中进行实时约束冲突消解提供可随时查询的冲突关系数据。
其中一个实施例中，在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型的步骤包括：
根据预设的航天器测控任务得到地面测控资源配置需求，拆解地面测控资源配置需求，生成对航天器进行的单次测控的集合。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到对航天器进行单次测控的备选可用弧段集。
根据对航天器进行单次测控的备选可用弧段集，建立描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。
其中，对地面测控资源配置需求模型进行非关联约束消除的方式包括：根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段，进而达到自动消除地面测控资源配置需求模型中非关联约束的目的。
具体地，如图2所示，原子型任务集和备选可用弧段集生成的详细步骤包括：
1)获取完全可见弧段集。在需求型任务集合中，取第g个需求型任务ReqTaskg，并根据其测控频段需求Frequency和功能需求Function匹配到可用的测控设备，得到可支持设备集。再将所有可支持设备对第g个需求型任务进行可见预报，生成各可支持设备的可见弧段集。如果其中一些可支持设备存在禁用时间段，则剔除所有与禁用时间段有交集的可见弧段，生成第g个需求型任务的完全可见弧段集。
2)原子型任务集生成。根据第g个需求型任务ReqTaskg所要求的升轨测控圈数Sn和降轨测控圈数Jn，分别生成该需求型任务的Sn个升轨原子型任务和Jn个降轨原子型任务。并按照生成顺序依次填入原子型任务的编号No，填入原子型任务的所属需求型任务Sat为第g个需求型任务的编号No，填入原子型任务的优先级Pr为第g个需求型任务的优先级Pr。再将升轨原子型任务的升降轨类型SJtype填为1，最短持续时间LastMin填为第g个需求型任务的升轨测控最短持续时间SLastMin，将降轨原子型任务的升降轨类型SJtype填为2，最短持续时间LastMin填为第g个需求型任务的降轨测控最短持续时间JLastMin。
3)备选可用弧段集生成。取第g个需求型任务ReqTaskg的第k个升轨可见弧段，如果第g个需求型任务存在测控连续圈次约束Sconti，判断第k个可见弧段是否满足该约束。如果第g个需求型任务存在测控指定圈次类型约束Sctype，判断第k个可见弧段是否满足该约束。如果第g个需求型任务存在测控时间区间约束TimeInter，判断第k个可见弧段是否满足该约束。如果第g个需求型任务存在测控圈次选择偏好约束SecPrefer，判断第k个可见弧段是否满足该约束。如果第k个可见弧段均满足以上所有约束，则将第k个可见弧段加入第g个需求型任务的Sn个升轨原子型任务的备选可用弧段集，否则转步骤4)。同理，第g个需求型任务的Jn个降轨原子型任务的备选可用弧段集的生成方式与升轨原子型任务相同。
4)可见弧段完成遍历的判断。判断第g个需求型任务ReqTaskg的升轨圈次的所有可见弧段是否都遍历完毕，如果是的话，则转步骤5)，否则转步骤3)。同理，判断第g个需求型任务的降轨圈次的所有可见弧段是否都遍历完毕，如果是的话，则转步骤5)，否则转步骤3)。
5)需求型任务完成遍历的判断。判断所有需求型任务是否都遍历完毕，如果是的话，则转步骤6)，否则转步骤1)。
6)原子型任务集和备选可用弧段集的输出。生成只存在关联约束的原子型任务集以及每个原子型任务的备选可用弧段集，生成流程结束。
至此，生成了原子型任务集和其备选可用弧段集。
其中一个实施例中，处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集的方式包括：
根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集，达到对地面测控资源配置需求进行预处理的目的。
本实施例在生成的原子型任务集和每个原子型任务的备选可用弧段集的基础上，再通过处理不同原子型任务之间的关联约束，可生成所有原子型任务的每个备选可用弧段的冲突弧段集。如图3所示，所有原子型任务的每个备选可用弧段的冲突弧段集生成的详细步骤包括：
1)在原子型任务集合中，取第i个原子型任务，判断该原子型任务是否存在关联约束，如果存在关联约束，则转步骤2)，否则转步骤18)。
2)在第i个原子型任务的备选可用弧段集合中，取第i个原子型任务的第k个备选可用弧段。
3)在原子型任务集合中，取与第i个原子型任务同属一个需求型任务的第j(j≠i)个原子型任务的第m个备选可用弧段。
4)判断第i个原子型任务是否存在连续圈约束，如果存在，则转步骤5)，否则转步骤6)。
5)判断第m个备选可用弧段的圈次与第k个备选可用弧段的圈次是否连续，如果连续，则转步骤6)，否则转步骤16)。
6)判断第j个原子型任务与第i个原子型任务的升降轨类型是否相同，如果相同，则转步骤7)，否则转步骤11)。
7)判断第i个原子型任务是否存在相同升降轨类型中的最小和最大间隔时间约束，如果存在，则转步骤8)，否则转步骤11)。
8)在第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的结束时刻加上最小和最大间隔时间得到最早和最晚结束时刻，并对其开始时刻减去最小和最大间隔时间得到最早和最晚开始时刻。
9)判断第j个原子型任务的第m个备选可用弧段的开始时刻是否在第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的最早和最晚结束时刻区间内，如果在区间内，则转步骤10)，否则转步骤16)。
10)判断第j个原子型任务的第m个备选可用弧段的结束时刻是否在第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的最早和最晚开始时刻区间内，如果在区间内，则转步骤15)，否则转步骤16)。
11)判断第i个原子型任务是否存在相邻升降轨最大间隔时间约束，如果存在，则转步骤12)，否则转步骤15)。
12)在第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的结束时刻加上最大间隔时间得到最晚结束时刻，并对其开始时刻减去最大间隔时间得到最早开始时刻。
13)判断第j个原子型任务的第m个备选可用弧段的开始时刻是否在第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的最晚结束时刻之前，如果是的话，则转步骤14)，否则转步骤16)。
14)判断第j个原子型任务的第m个备选可用弧段的结束时刻是否在第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的最早开始时刻之后，如果是的话，则转步骤15)，否则转步骤16)。
15)判断第m个备选可用弧段的圈次与第k个备选可用弧段的圈次是否相同，如果相同，则转步骤16)，否则转步骤17)。
16)将第j个原子型任务的第m个备选可用弧段加入第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的冲突集合中。
17)判断是否与第i个原子型任务同属一个需求型任务的所有原子型任务的备选可用弧段都遍历完毕，如果是的话，则转步骤18)，否则转步骤3)。
18)在原子型任务集合中，取与第i个原子型任务的第k个备选可用弧段同属一套设备的第l(l≠i)个原子型任务的第g个备选可用弧段。
19)判断第l个原子型任务的第g个备选可用弧段与第i个原子型任务的第k个备选可用弧段是否存在交集，如果是的话，则转步骤20)，否则转步骤21)。
20)将第l个原子型任务的第g个备选可用弧段加入第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的冲突集合中。
21)判断与第i个原子型任务的第k个备选可用弧段同属一套设备的所有原子型任务的备选可用弧段是否都遍历完毕，如果是的话，则转步骤22)，否则转步骤18)。
22)在原子型任务集合中，取与第i个原子型任务同属一个需求型任务且升降轨类型相同的第h(h≠i)个原子型任务的第f个备选可用弧段。
23)判断第h个原子型任务的第f个备选可用弧段与第i个原子型任务的第k个备选可用弧段是否存在交集，如果是的话，则转步骤24)，否则转步骤25)。
24)将第h个原子型任务的第f个备选可用弧段加入第i个原子型任务的第k个备选可用弧段的冲突集合中。
25)判断与第i个原子型任务同属一个需求型任务且升降轨类型相同的所有原子型任务的备选可用弧段是否都遍历完毕，如果是的话，则转步骤26)，否则转步骤22)。
26)判断第i个原子型任务的备选可用弧段是否都遍历完毕，如果是的话，则转步骤27)，否则转步骤2)。
27)判断是否所有原子型任务都遍历完毕，如果是的话，则转步骤28)，否则转步骤1)。
28)生成每个原子型任务的每个备选可用弧段的冲突弧段集，生成流程结束。
至此，地面测控资源配置需求的预处理过程全部完成。
应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种地面测控资源配置需求的预处理装置，所述装置包括：
地面测控资源配置需求建模模块，用于建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
原子型任务建模模块，用于在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
非关联约束消除模块，用于消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
关联约束处理模块，用于处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
其中一个实施例中，地面测控资源配置需求建模模块用于：根据预设的航天器测控任务得到对应的地面测控资源总需求。使用元组建模方式规范化描述地面测控资源总需求，建立地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的测控圈次参数包括每天升轨测控圈数、升轨测控指定圈次类型、每天降轨测控圈数、降轨测控指定圈次类型、升轨测控连续圈次和降轨测控连续圈次，测控时间参数包括相邻升降轨最大间隔时间、升轨测控最小间隔时间、降轨测控最小间隔时间、升轨测控最大间隔时间、降轨测控最大间隔时间、升轨测控最短持续时间、降轨测控最短持续时间、测控时间区间和测控圈次选择偏好。
其中一个实施例中，原子型任务建模模块用于，使用元组建模方式建立原子型任务模型。原子型任务模型的单次测控圈次参数包括升降轨类型和指定测控圈次，单次测控持续时间参数包括最短持续时间，单次测控资源参数包括指定地面测控设备和测控任务可用时间窗口。
其中一个实施例中，原子型任务建模模块用于，根据预设的航天器测控任务得到地面测控资源配置需求，拆解地面测控资源配置需求，生成对航天器进行的单次测控的集合。消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到对航天器进行单次测控的备选可用弧段集。根据对航天器进行单次测控的备选可用弧段集，建立描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。
其中一个实施例中，非关联约束消除模块用于，根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段。
其中一个实施例中，关联约束处理模块用于，根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集。
关于一种地面测控资源配置需求的预处理装置的具体限定可以参见上文中对于一种地面测控资源配置需求的预处理方法的限定，在此不再赘述。上述一种地面测控资源配置需求的预处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储地面测控资源配置需求数据和地面测控资源数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种地面测控资源配置需求的预处理方法。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据预设的航天器测控任务得到对应的地面测控资源总需求。使用元组建模方式规范化描述地面测控资源总需求，建立地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的测控圈次参数包括每天升轨测控圈数、升轨测控指定圈次类型、每天降轨测控圈数、降轨测控指定圈次类型、升轨测控连续圈次和降轨测控连续圈次，测控时间参数包括相邻升降轨最大间隔时间、升轨测控最小间隔时间、降轨测控最小间隔时间、升轨测控最大间隔时间、降轨测控最大间隔时间、升轨测控最短持续时间、降轨测控最短持续时间、测控时间区间和测控圈次选择偏好。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：使用元组建模方式建立原子型任务模型。原子型任务模型的单次测控圈次参数包括升降轨类型和指定测控圈次，单次测控持续时间参数包括最短持续时间，单次测控资源参数包括指定地面测控设备和测控任务可用时间窗口。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据预设的航天器测控任务得到地面测控资源配置需求，拆解地面测控资源配置需求，生成对航天器进行的单次测控的集合。消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到对航天器进行单次测控的备选可用弧段集。根据对航天器进行单次测控的备选可用弧段集，建立描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数。
在地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数。
消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集。
处理原子型任务之间的关联约束，生成原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据预设的航天器测控任务得到对应的地面测控资源总需求。使用元组建模方式规范化描述地面测控资源总需求，建立地面测控资源配置需求模型。地面测控资源配置需求模型的测控圈次参数包括每天升轨测控圈数、升轨测控指定圈次类型、每天降轨测控圈数、降轨测控指定圈次类型、升轨测控连续圈次和降轨测控连续圈次，测控时间参数包括相邻升降轨最大间隔时间、升轨测控最小间隔时间、降轨测控最小间隔时间、升轨测控最大间隔时间、降轨测控最大间隔时间、升轨测控最短持续时间、降轨测控最短持续时间、测控时间区间和测控圈次选择偏好。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：使用元组建模方式建立原子型任务模型。原子型任务模型的单次测控圈次参数包括升降轨类型和指定测控圈次，单次测控持续时间参数包括最短持续时间，单次测控资源参数包括指定地面测控设备和测控任务可用时间窗口。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据预设的航天器测控任务得到地面测控资源配置需求，拆解地面测控资源配置需求，生成对航天器进行的单次测控的集合。消除地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到对航天器进行单次测控的备选可用弧段集。根据对航天器进行单次测控的备选可用弧段集，建立描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种地面测控资源配置需求的预处理方法，其特征在于，所述方法包括：
建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型；所述地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数；
在所述地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型；所述原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数；
消除所述地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集；
处理所述原子型任务之间的关联约束，生成所述原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集；
消除所述地面测控资源配置需求模型中的非关联约束的方式包括：
根据所述地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段；
处理所述原子型任务之间的关联约束，生成所述原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集的方式包括：
根据所述地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型的步骤包括：
根据预设的航天器测控任务得到对应的地面测控资源总需求；
使用元组建模方式规范化描述所述地面测控资源总需求，建立地面测控资源配置需求模型；所述地面测控资源配置需求模型的测控圈次参数包括每天升轨测控圈数、升轨测控指定圈次类型、每天降轨测控圈数、降轨测控指定圈次类型、升轨测控连续圈次和降轨测控连续圈次，测控时间参数包括相邻升降轨最大间隔时间、升轨测控最小间隔时间、降轨测控最小间隔时间、升轨测控最大间隔时间、降轨测控最大间隔时间、升轨测控最短持续时间、降轨测控最短持续时间、测控时间区间和测控圈次选择偏好。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原子型任务模型的建立方式包括：
使用元组建模方式建立原子型任务模型；所述原子型任务模型的单次测控圈次参数包括升降轨类型和指定测控圈次，单次测控持续时间参数包括最短持续时间，单次测控资源参数包括指定地面测控设备和测控任务可用时间窗口。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在所述地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型的步骤包括：
根据预设的航天器测控任务得到地面测控资源配置需求，拆解所述地面测控资源配置需求，生成对航天器进行的单次测控的集合；
消除所述地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到对航天器进行单次测控的备选可用弧段集；
根据对航天器进行单次测控的所述备选可用弧段集，建立描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型。
5.一种地面测控资源配置需求的预处理装置，其特征在于，所述装置包括：
地面测控资源配置需求建模模块，用于建立规范化描述航天器测控任务执行的地面测控资源配置需求模型；所述地面测控资源配置需求模型的参数包括优先级参数、测控圈次参数、测控时间参数、测控频段参数和测控功能参数；
原子型任务建模模块，用于在所述地面测控资源配置需求模型中，建立规范化描述对航天器进行单次测控的原子型任务模型；所述原子型任务模型的参数包括单次测控优先级参数、单次测控圈次参数、单次测控持续时间参数和单次测控资源参数；
非关联约束消除模块，用于消除所述地面测控资源配置需求模型中的非关联约束，得到各个原子型任务的备选可用弧段集；
关联约束处理模块，用于处理所述原子型任务之间的关联约束，生成所述原子型任务的每个备选可用弧段对应的冲突弧段集；
非关联约束消除模块还用于根据所述地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控指定圈次类型约束和升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中升轨\降轨测控最短持续时间约束、测控时间区间约束和测控圈次选择偏好约束的要求，从依据测控频段参数和测控功能参数匹配出所有可支持该航天器测控的设备对该航天器的所有可见预报中筛选出对该航天器进行单次测控的备选可用弧段；
关联约束处理模块还用于根据所述地面测控资源配置需求中每个航天器自身的测控圈次参数中升轨\降轨测控连续圈次约束以及测控时间参数中相邻升降轨最大间隔时间约束、升轨\降轨测控最小和最大间隔时间约束的要求，生成对该航天器进行单次测控的所有原子型任务的每个备选可用弧段在时间轴上存在交集以及同一时间段所使用的设备存在冲突的冲突弧段集，从而得到预设航天器测控任务所对应的原子型任务集和备选可用弧段集以及每个备选可用弧段的冲突弧段集。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
7.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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