【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及空間態(tài)勢感知，尤其涉及一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、空間態(tài)勢感知包括識別和跟蹤空間目標、確定和預(yù)報軌道、了解和評估運行環(huán)境等，這些工作建立在對空間目標的監(jiān)測以獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。空間目標數(shù)量繁多，種類不一，對人類航天活動存在潛在危害的主要包括空間碎片和小行星。其中，近地空間碎片數(shù)量多、運動速度快，對在役飛行器有碰撞風(fēng)險；小行星數(shù)量可觀，有可能與地球發(fā)生惡劣的接近事件。因此，需要對這些空間目標進行監(jiān)測。
2、由于不同的空間目標的距離、運動方式和所需觀測手段等不同，最終的觀測要求和獲取的弧段信息、觀測質(zhì)量也有所不同，而用于觀測空間目標的空間監(jiān)測資源相對有限，目前難以根據(jù)空間目標的類型、數(shù)量和人為需求對監(jiān)測資源進行規(guī)劃調(diào)度，并分別進行針對性地監(jiān)測。同時，監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量有限、位置分布不同、監(jiān)測能力也有較大差異。
3、因此，目前缺乏一種能夠統(tǒng)籌有限的監(jiān)測設(shè)備以實現(xiàn)對空間目標(空間碎片和小行星)進行監(jiān)測的任務(wù)規(guī)劃方法，也就難以最大化的利用有限的監(jiān)測資源對眾多觀測目標進行高效的監(jiān)測。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請實施例提供一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，用以解決上述相關(guān)技術(shù)的缺陷，所述技術(shù)方案如下：
2、第一方面，本申請實施例提供一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，包括：
3、確定預(yù)設(shè)監(jiān)測時段內(nèi)待監(jiān)測的空間目標群以及用于監(jiān)測所述空間目標群的監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)；
4、獲取所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)中的每個監(jiān)測設(shè)
5、確定每個所述監(jiān)測設(shè)備在所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段內(nèi)的每個子時段的子監(jiān)測任務(wù)，分別確定每個所述子監(jiān)測任務(wù)監(jiān)測每個所述空間目標的收益參數(shù)；
6、以每個所述子監(jiān)測任務(wù)的收益參數(shù)之和取最大值為目標函數(shù)，構(gòu)建得到所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型；
7、基于所述監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型的求解結(jié)果對所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)進行規(guī)劃，確定每個監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測時段和在給定的監(jiān)測時段內(nèi)的監(jiān)測目標；
8、其中，所述收益參數(shù)基于所述可見性結(jié)果、每個監(jiān)測弧段的分布情況、每個監(jiān)測設(shè)備的位置、每個監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測各個空間目標之間的時間間隔確定得到。
9、在第一方面的一種可選方案中，若所述空間目標為空間碎片，所述確定每個所述監(jiān)測設(shè)備在所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段內(nèi)的每個子時段的子監(jiān)測任務(wù)，分別確定每個所述子監(jiān)測任務(wù)監(jiān)測每個所述空間目標的收益參數(shù)，包括：
10、將所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段劃分為多個子時段，分別對每個所述監(jiān)測設(shè)備在每個所述子時段內(nèi)分配子監(jiān)測任務(wù)i，確定每個所述子監(jiān)測任務(wù)i監(jiān)測任一空間目標j的收益參數(shù)bij；
11、所述以每個所述子監(jiān)測任務(wù)的收益參數(shù)之和取最大值為目標函數(shù)，構(gòu)建得到所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型，其中，所述目標函數(shù)為：
12、
13、對應(yīng)的約束條件為：
14、
15、xij＝{0,1}；
16、其中，n為基于子時段的數(shù)量和所述監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量的乘積得到的子監(jiān)測任務(wù)的總數(shù)，i為所述子監(jiān)測任務(wù)的序號，m為所述空間碎片的總數(shù)，j為所述空間碎片的序號，bij為子監(jiān)測任務(wù)i監(jiān)測空間碎片j時的收益參數(shù)；xij表示子監(jiān)測任務(wù)i是否監(jiān)測空間碎片j，若xij為0，則子監(jiān)測任務(wù)i不用于監(jiān)測空間碎片j，否則，子監(jiān)測任務(wù)i用于監(jiān)測空間碎片j；z表示所有子監(jiān)測任務(wù)監(jiān)測給定的空間目標的收益參數(shù)的總和。
17、在第一方面的一種可選方案中，若所述空間目標為空間碎片，獲取監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的上一個空間碎片和當前的空間碎片之間的視距角，基于所述視距角確定監(jiān)測設(shè)備從監(jiān)測上一個空間碎片轉(zhuǎn)向當前的空間碎片時的移動成本；
18、所述以每個所述子監(jiān)測任務(wù)的收益參數(shù)之和取最大值為目標函數(shù)，構(gòu)建得到所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型，其中，所述目標函數(shù)為：
19、當c＝0有i＝1；
20、其中，c為單位成本，di(j,k)為監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的上一個空間碎片k和當前的空間碎片j之間的視距角。
21、在第一方面的一種可選方案中，若所述空間目標為小行星，對所述空間目標群中的小行星進行三倍映射，得到包含三倍所述空間目標群中的小行星的總數(shù)的小行星目標群，基于三倍映射后的小行星目標群建立目標函數(shù)，包括：
22、將所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段劃分為多個子時段，分別對每個所述監(jiān)測設(shè)備在每個所述子時段內(nèi)分配子監(jiān)測任務(wù)i，確定每個所述子監(jiān)測任務(wù)i監(jiān)測任一所述三倍映射后的小行星目標群中的小行星j的收益參數(shù)bij；
23、所述以每個所述子監(jiān)測任務(wù)的收益參數(shù)之和取最大值為目標函數(shù)，構(gòu)建得到所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型，其中，所述目標函數(shù)為：
24、
25、對應(yīng)的約束條件為：
26、
27、xij＝{0,1}；
28、其中，n為基于子時段的數(shù)量和所述監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量的乘積得到的子監(jiān)測任務(wù)的總數(shù)，i為所述子監(jiān)測任務(wù)的序號，m為小行星的總數(shù)，3m為三倍映射后的小行星的總數(shù)，j為小行星的序號，bij為子監(jiān)測任務(wù)i監(jiān)測小行星j時的收益參數(shù)；xij表示子監(jiān)測任務(wù)i是否監(jiān)測小行星j，若xij為0，則子監(jiān)測任務(wù)i不用于監(jiān)測小行星j，否則，子監(jiān)測任務(wù)i用于監(jiān)測小行星j；z表示所有子監(jiān)測任務(wù)監(jiān)測給定的空間目標的收益參數(shù)的總和。
29、在第一方面的一種可選方案中，基于三種收益策略分別調(diào)整所述收益參數(shù)的權(quán)重，并分別基于每種所述收益策略求解所述監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型，分別執(zhí)行所述基于所述監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型的求解結(jié)果對所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)進行規(guī)劃的步驟，確定每個監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測時段和在給定的監(jiān)測時段內(nèi)的監(jiān)測目標；
30、其中，三種所述收益策略分別包括：
31、第一種收益策略為：對所有的監(jiān)測弧段設(shè)置相同的收益參數(shù)權(quán)重；
32、第二種收益策略為：對同一個監(jiān)測設(shè)備在同一個預(yù)設(shè)監(jiān)測時段的開始時段和結(jié)尾時段的監(jiān)測弧段賦予收益參數(shù)權(quán)重，收益參數(shù)權(quán)重的數(shù)值大于全局除開始時段和結(jié)尾時段之外的收益參數(shù)權(quán)重的最大值；
33、第三種收益策略為：對同一個監(jiān)測設(shè)備在同一個預(yù)設(shè)監(jiān)測時段的開始時段和結(jié)尾時段的監(jiān)測弧段賦予收益參數(shù)權(quán)重，收益參數(shù)權(quán)重的數(shù)值等于全局除開始時段和結(jié)尾時段之外的收益參數(shù)權(quán)重的最大值。
34、在第一方面的一種可選方案中，若所述空間目標為小行星，所述方法還包括：
35、確定每個所述監(jiān)測設(shè)備g在所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段內(nèi)監(jiān)測每個小行星的小行星監(jiān)測弧段j，確定每個所述小行星監(jiān)測弧段對應(yīng)的監(jiān)測時長tgj；
36、以每個所述小行星監(jiān)測弧段對應(yīng)的監(jiān)測時長為收益參數(shù)，以每個所述小行星監(jiān)測弧段的收益參數(shù)之和取最大值為目標函數(shù)，構(gòu)建得到所述監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型，其中，所述目標函數(shù)為：
37、
38、tgj＝tegj-tsg本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為空間碎片，所述確定每個所述監(jiān)測設(shè)備在所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段內(nèi)的每個子時段的子監(jiān)測任務(wù)，分別確定每個所述子監(jiān)測任務(wù)監(jiān)測每個所述空間目標的收益參數(shù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為空間碎片，獲取監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的上一個空間碎片和當前的空間碎片之間的視距角，基于所述視距角確定監(jiān)測設(shè)備從監(jiān)測上一個空間碎片轉(zhuǎn)向當前的空間碎片時的移動成本；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為小行星，對所述空間目標群中的小行星進行三倍映射，得到包含三倍所述空間目標群中的小行星的總數(shù)的小行星目標群，基于三倍映射后的小行星目標群建立目標函數(shù)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，基于三種收益策略分別調(diào)整所述收益參數(shù)的權(quán)重，并分別基于每種所述收益策略求解所述監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃模型，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為小行星，所述方法還包括：
7.一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：
8.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項所述方法的步驟。
9.一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項所述方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為空間碎片，所述確定每個所述監(jiān)測設(shè)備在所述預(yù)設(shè)監(jiān)測時段內(nèi)的每個子時段的子監(jiān)測任務(wù)，分別確定每個所述子監(jiān)測任務(wù)監(jiān)測每個所述空間目標的收益參數(shù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為空間碎片，獲取監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測的上一個空間碎片和當前的空間碎片之間的視距角，基于所述視距角確定監(jiān)測設(shè)備從監(jiān)測上一個空間碎片轉(zhuǎn)向當前的空間碎片時的移動成本；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向空間目標的監(jiān)測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，若所述空間目標為小行星，對所述空間目標群中的小行星進行三倍映射，得到包含三倍所述空間目標群中的小行星的總數(shù)的小行星目標群，基于三倍映射后的小行星目標群建立目標函數(shù)，包括：
5.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：錢陽波，李彬，
申請(專利權(quán))人：武漢大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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