CN115049225A - 一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于不同载荷卫星集群对地观测体系的任务时间窗口协同规划技术领域，具体涉及一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统及方法。本发明解决了多类卫星集群的资源调度问题，针对光学卫星集群、SAR卫星集群、电子侦察卫星集群等多种对地观测资源平台，可实现多种卫星集群之间观测资源的充分协同利用。本发明通过面向用户的架构设计，简化操作人员操作流程，能够根据任务灵活调度相关观测资源，实现多类卫星集群的协同任务规划需求，利用协同任务规划方法，对多类卫星集群进行资源分配，并输出各个卫星集群的观测方案。本发明具备实时监测功能，可对整个观测资源平台的运行状态及任务的执行情况进行实时监控。

Description

一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统及方法

技术领域

本发明属于不同载荷卫星集群对地观测体系的任务时间窗口协同规划技术领域，具体涉及一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统及方法。

背景技术

随着卫星总体设计技术、总装总测技术、加工生产技术的进步，单个小卫星研制成本降至千万量级，使得卫星星群协作完成复杂对地观测任务成为可能，并进行了原理验证。调用多颗卫星进行协同观测，可以实现区域搜索、多角度协同、多载荷确认等复杂观测模式。在紧急情况下，单颗卫星在实际应用中已逐渐被弱化，通过利用多星协作完成较为复杂的对地观测任务已成为必然趋势。卫星星群是具有更多数量卫星的在轨协同方式，可有效利用星群成员的观测资源，满足用户更复杂的观测需求。现阶段，存在不同载荷星群之间的协同合作不充分的问题，因此导致整体对地观测系统资源利用率较低，响应实时性不能满足需求。面向多任务的星群时间窗口协同规划充分调用多种载荷卫星集群的观测系统，是实现高效对地观测、满足用户需求的重要手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统及方法。

一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统，包括资源统筹模块、任务管理模块、任务处理模块、任务规划模块；

所述资源统筹模块具有供查找使用的资源信息查询接口和能力计算接口，为后续使用中针对不同类型的观测目标提供观测、计算服务，资源统筹模块用于整合现有星群资源，对不同载荷的星群资源以搭载的载荷资源为依据进行初步划分，并计算出各自星群的对地观测位置区域，实时更新星群资源的观测状态；

所述任务管理模块用于接受管理任务信息，将简单任务向后传递交由任务处理模块，对复杂任务进行初步分解，然后将分解所得的多个简单子任务交由任务处理模块；

所述任务处理模块分别从资源统筹模块和任务管理模块接收各个星群观测资源信息和观测任务基本情况，依据任务的具体要求，合理选取所需要的星群观测资源，并将任务处理模块生成的处理结果向后传递；

所述任务规划模块接收任务处理模块传递的观测任务，选择搭载合适载荷的卫星集群观测资源，并依据星群的对地观测位置区域生成具体的观测方案，同时将生成的观测方案反馈给具体的卫星集群，并将其观测星群类型、具体观测资源变动实时反馈至资源统筹模块。

一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用方法，包括以下步骤：

步骤1：用户提出对地观测需求，资源统筹模块整合现有星群资源，以观测位置区域、观测载荷、观测优先级为依据统筹得出不同载荷卫星集群之间的对地观测能力，并为后续计算分配做准备工作；

步骤2：任务管理模块加载任务集合，如果任务集合存在优先级，则按照优先级大小进行排列；反之，则按照观测位置的先后进行排序；

步骤3：任务管理模块判断新构成任务集合是否可以利用单星进行观测，若满足条件则直接通过任务规划模块进行任务规划；反之，则需要利用多类星群资源对任务集合进行观测，执行步骤4；

步骤4：任务管理模块对复杂任务进行初步分解，然后将分解所得的多个简单子任务交由任务处理模块；

步骤5：任务处理模块首先使用光学卫星集群以较近的观测位置进行判断观测，形成光学卫星集群任务集合；判断经光学卫星集群筛选后的剩余任务集合中的任务是否在SAR卫星集群的覆盖区域，形成SAR卫星集群任务集合；判断经光学卫星集群、SAR卫星集群筛选后的剩余任务集合中的任务是否在电子侦察卫星集群的覆盖区域，形成电子侦察卫星集群任务集合；判断是否存在未处理任务集合，若存在则需要单独列出；

步骤6：任务规划模块对光学卫星集群任务集合、SAR卫星集群任务集合、电子侦察卫星集群任务集合进行任务规划，直到任务规划完成。

本发明的有益效果在于：

本发明解决了多类卫星集群的资源调度问题，针对光学卫星集群、SAR卫星集群和电子侦察卫星集群等多种对地观测资源平台，可实现多种卫星集群之间观测资源的充分协同利用。本发明能够根据任务的难易程度和多种载荷卫星集群观测资源的情况，可实现多种卫星集群之间观测资源的充分协同利用；本发明能够根据任务灵活调度相关观测资源，实现多类卫星集群的协同任务规划需求；本发明利用协同任务规划方法，对多类卫星集群进行资源分配，并输出各个卫星集群的观测方案，同时具备实时监测功能，可对整个观测资源平台的运行状态及任务的执行情况进行实时监控。

附图说明

图1为本发明中一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统的组成示意图。

图2为本发明中一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明属于不同载荷卫星集群对地观测体系的任务时间窗口协同规划领域，具体涉及一种可实现由光学卫星、SAR卫星、电子侦察卫星等组成的大规模异构卫星集群任务时间窗口协同规划方法。

本发明的目的在于解决多种载荷卫星集群的协同任务规划，实现高效对地观测、满足用户需求，提出一种可以实现针对光学卫星集群、SAR卫星集群、电子侦察卫星集群之间的协同任务规划，以卫星观测区域位置为依据，选取针对具体任务的星群资源，实现对地观测资源合理有效分配，并制定生成相应的观测方案。

一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统，包含四个模块，即资源统筹模块1、任务管理模块2、任务处理模块3、任务规划模块4，如图1所示。

资源统筹模块整合现有星群资源，对不同载荷的星群资源以搭载的载荷资源为依据进行初步划分，并计算出各自星群的对地观测位置区域，具有可供后续查找使用的资源信息查询接口和能力计算接口，为后续使用中针对不同类型的观测目标提供观测、计算服务，同时做到实时更新星群资源的观测状态。任务管理模块负责接受管理任务信息，将简单任务向后传递，交由任务处理模块，对复杂任务进行初步分解，然后将分解所得的多个简单子任务交由任务处理模块。任务处理模块分别从资源统筹模块和任务管理模块接收各个星群观测资源信息和观测任务基本情况，依据任务的具体要求，合理选取所需要的星群观测资源，并将任务处理模块生成的处理结果向后传递。任务规划模块接收任务处理模块传递的观测任务，选择搭载合适载荷的卫星集群观测资源，并依据星群的对地观测位置区域生成具体的观测方案，同时将生成的观测方案反馈给具体的卫星集群，并将其观测星群类型、具体观测资源变动实时反馈至资源统筹模块。

本发明解决了多类卫星集群的资源调度问题，针对光学卫星集群、SAR卫星集群和电子侦察卫星集群等多种对地观测资源平台，可实现多种卫星集群之间观测资源的充分协同利用。本发明的优点在于1)能够根据任务的难易程度和多种载荷卫星集群观测资源的情况，可实现多种卫星集群之间观测资源的充分协同利用；2)能够根据任务灵活调度相关观测资源，实现多类卫星集群的协同任务规划需求；3)利用协同任务规划方法，对多类卫星集群进行资源分配，并输出各个卫星集群的观测方案；4)具备实时监测功能，可对整个观测资源平台的运行状态及任务的执行情况进行实时监控。

一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用方法，首先用户提出对地观测需求，资源统筹模块整合现有星群资源，并为后续模块计算分配做准备工作；在任务管理模块输入用户测试具体要求；任务处理模块接收任务管理模块发出的任务具体要求，并将按难易程度、观测位置区域的先后以及进行初步处理；任务规划模块接收任务处理模块发送的分配结果，在各个星群之间按照对应的载荷进行任务分配。其实现流程具体如下：

第一步：整合现有星群资源，以观测位置区域、观测载荷、观测优先级为依据统筹得出不同载荷卫星集群之间的对地观测能力，并为后续计算分配做准备工作；

第二步：加载任务集合，如果任务集合存在优先级，则按照优先级大小进行排列，反之，则按照观测位置的先后进行排序；

第三步：判断新构成任务集合是否可以利用单星进行观测，若满足条件则进行任务规划处理，反之，便利用多类星群资源对任务集合进行观测；

第四步：对复杂任务进行初步分解，首先使用光学卫星集群以较近的观测位置进行判断观测，形成光学卫星集群任务集合；

第五步：经光学卫星集群筛选后的剩余任务集合中的任务是否在SAR卫星集群的覆盖区域；形成SAR卫星集群任务集合；

第六步：经光学卫星集群、SAR卫星集群筛选后的剩余任务集合中的任务是否在电子侦察卫星集群的覆盖区域；形成电子侦察卫星集群任务集合；

第七步：判断是否存在未处理任务集合，若存在则需要单独列出；

第八步：对第五步光学卫星集群形成的任务集合进行任务规划；对第六步SAR卫星集群形成的任务集合进行任务规划；对第七步电子侦察卫星集群形成的任务集合进行任务规划，直到任务规划完成。

针对地形识别、重大自然灾害预防救援等任务，使用光学卫星集群，可在气象条件允许下，对目标区域进行持续观测；针对气象条件不佳时，统筹使用SAR卫星集群，弥补单一使用光学卫星集群的不足；针对无线电信号，统筹电子侦察卫星集群，准确掌握目标位置及功能信息，为观测侦察创造有利条件。在上述考虑多种载荷卫星集群面对不同任务类型协同应用基础上，获取目标特征属性和具体任务条件下，还应增加考虑在时空维度上多种载荷卫星集群的协同应用。

面向多任务的星群时间窗口协同规划利用方法，属于不同载荷卫星集群对地观测体系的任务时间窗口协同规划领域，具体设计一种可实现由光学卫星、SAR卫星、电子侦察卫星等组成的大规模异构卫星集群任务时间窗口协同规划方法；主要包含以下四个模块：资源统筹模块整合现有星群资源，对不同载荷的星群资源以搭载的载荷资源为依据进行初步划分，并计算出各自星群的对地观测位置区域，具有可供后续查找使用的资源信息查询接口和能力计算接口，为后续使用中针对不同类型的观测目标提供观测、计算服务，同时做到实时更新星群资源的观测状态；任务管理模块负责接受管理任务信息，将简单任务向后传递，交由任务处理模块，对复杂任务进行初步分解，然后将分解所得的多个简单子任务交由任务处理模块；任务处理模块分别从资源统筹模块和任务管理模块接收各个星群观测资源信息和观测任务基本情况，依据任务的具体要求，合理选取所需要的星群观测资源，并将任务处理模块生成的处理结果向后传递；任务规划模块接收任务处理模块传递的观测任务，选择搭载合适载荷的卫星集群观测资源，并依据星群的对地观测位置区域生成具体的观测方案，同时将生成的观测方案反馈给具体的卫星集群，并将其观测星群类型、具体观测资源变动实时反馈至资源统筹模块。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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 (2)

1.一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统，其特征在于：包括资源统筹模块、任务管理模块、任务处理模块、任务规划模块；

所述资源统筹模块具有供查找使用的资源信息查询接口和能力计算接口，为后续使用中针对不同类型的观测目标提供观测、计算服务，资源统筹模块用于整合现有星群资源，对不同载荷的星群资源以搭载的载荷资源为依据进行初步划分，并计算出各自星群的对地观测位置区域，实时更新星群资源的观测状态；

所述任务管理模块用于接受管理任务信息，将简单任务向后传递交由任务处理模块，对复杂任务进行初步分解，然后将分解所得的多个简单子任务交由任务处理模块；

所述任务处理模块分别从资源统筹模块和任务管理模块接收各个星群观测资源信息和观测任务基本情况，依据任务的具体要求，合理选取所需要的星群观测资源，并将任务处理模块生成的处理结果向后传递；

所述任务规划模块接收任务处理模块传递的观测任务，选择搭载合适载荷的卫星集群观测资源，并依据星群的对地观测位置区域生成具体的观测方案，同时将生成的观测方案反馈给具体的卫星集群，并将其观测星群类型、具体观测资源变动实时反馈至资源统筹模块。

2.基于权利要求1所述一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用系统的一种面向多任务的星群时间窗口协同规划利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：用户提出对地观测需求，资源统筹模块整合现有星群资源，以观测位置区域、观测载荷、观测优先级为依据统筹得出不同载荷卫星集群之间的对地观测能力，并为后续计算分配做准备工作；

步骤2：任务管理模块加载任务集合，如果任务集合存在优先级，则按照优先级大小进行排列；反之，则按照观测位置的先后进行排序；

步骤3：任务管理模块判断新构成任务集合是否可以利用单星进行观测，若满足条件则直接通过任务规划模块进行任务规划；反之，则需要利用多类星群资源对任务集合进行观测，执行步骤4；

步骤4：任务管理模块对复杂任务进行初步分解，然后将分解所得的多个简单子任务交由任务处理模块；

步骤5：任务处理模块首先使用光学卫星集群以较近的观测位置进行判断观测，形成光学卫星集群任务集合；判断经光学卫星集群筛选后的剩余任务集合中的任务是否在SAR卫星集群的覆盖区域，形成SAR卫星集群任务集合；判断经光学卫星集群、SAR卫星集群筛选后的剩余任务集合中的任务是否在电子侦察卫星集群的覆盖区域，形成电子侦察卫星集群任务集合；判断是否存在未处理任务集合，若存在则需要单独列出；

步骤6：任务规划模块对光学卫星集群任务集合、SAR卫星集群任务集合、电子侦察卫星集群任务集合进行任务规划，直到任务规划完成。

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