【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及衛(wèi)星載荷，尤其涉及一種基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法。
技術(shù)介紹
1、隨著衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量和在軌部署規(guī)模的增加，大規(guī)模衛(wèi)星星座/星群逐漸具備在軌自主規(guī)劃的能力。
2、在執(zhí)行對地觀測任務(wù)時(shí)，傳統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃方式依賴于地面集中式籌劃，通過地面測控站對衛(wèi)星測控資源和數(shù)傳資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和分配。具體而言，地面系統(tǒng)需確定測控指令的上注、衛(wèi)星執(zhí)行觀測任務(wù)的時(shí)序、以及觀測數(shù)據(jù)的下傳等相關(guān)資源配置，進(jìn)而通過發(fā)送測控指令來控制衛(wèi)星的姿態(tài)、載荷指向及開關(guān)機(jī)時(shí)間等，從而實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星任務(wù)的全面規(guī)劃與管理。
3、由于衛(wèi)星軌道的外推精度受到多種因素的影響，包括大氣條件、環(huán)境擾動(dòng)、衛(wèi)星自身動(dòng)力學(xué)模型和軌道環(huán)境的變化等，隨著外推時(shí)間跨度的增加，軌道外推精度會(huì)逐漸降低。加之衛(wèi)星測控受測控站網(wǎng)部署的區(qū)域性限制導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測控，當(dāng)前我國對地觀測衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃采取短周期（外推周期一般不超過48小時(shí)）下的定時(shí)測控，實(shí)現(xiàn)指令上注，以確保軌道外推精度維持在合理的誤差范圍內(nèi)，確保衛(wèi)星觀測任務(wù)的順利執(zhí)行。周期越短越需要頻繁進(jìn)行軌道外推和測控指令上注，以維持軌道外推精度，因此對地面測控更加依賴。
4、其存在以下方面的限制：
5、1.任務(wù)規(guī)劃由地面站發(fā)起，衛(wèi)星的控制范圍受限于地面站的信號覆蓋范圍。在地面站輻射范圍外，衛(wèi)星的控制和通信能力可能受到限制，從而影響任務(wù)的執(zhí)行。
6、2.在多個(gè)衛(wèi)星和地面站之間進(jìn)行協(xié)調(diào)和調(diào)度時(shí)，尤其是當(dāng)衛(wèi)星處于不同軌道時(shí)，管理變得復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性。這種復(fù)雜性可能導(dǎo)致操作效率降低和資源利用
7、3.任務(wù)規(guī)劃通常需要人工干預(yù)來進(jìn)行業(yè)務(wù)規(guī)劃。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，基于人工的任務(wù)規(guī)劃方法可能成為效率瓶頸，影響任務(wù)的快速響應(yīng)和優(yōu)化。
8、4.傳統(tǒng)的衛(wèi)星任務(wù)通常是人工觸發(fā)的，當(dāng)沒有任務(wù)時(shí)，衛(wèi)星處于“空轉(zhuǎn)”狀態(tài)。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，這種人工觸發(fā)模式可能導(dǎo)致衛(wèi)星在服役周期內(nèi)的有效利用率較低，影響資源的整體利用效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，解決了衛(wèi)星觀測任務(wù)規(guī)劃中的地面測控依賴問題。
2、為達(dá)到上述目的，本申請采用如下技術(shù)方案：
3、提供一種基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，包括：
4、s1，通過星地鏈路獲取地面遙控指令，所述地面遙控指令包括首次啟動(dòng)時(shí)間ts0、單周期規(guī)劃時(shí)長tp和熱力子圖數(shù)據(jù)；其中，所述熱力子圖數(shù)據(jù)包括基于地面站生成的熱力子圖文件和與所述熱力子圖的網(wǎng)格一一對應(yīng)的熱力值增長函數(shù)集合；
5、s2，衛(wèi)星任務(wù)管理模塊讀取基準(zhǔn)時(shí)間tb和首次啟動(dòng)時(shí)間ts0，驅(qū)動(dòng)自主任務(wù)規(guī)劃單元上電，啟動(dòng)星上自主規(guī)劃；
6、s3，熱力子圖管理模塊解析熱力子圖文件，讀取所述熱力子圖文件各網(wǎng)格的熱力值增長函數(shù)f(t)開展熱力值更新，將熱力值更新至ts0時(shí)刻；
7、s4，所述自主任務(wù)規(guī)劃單元對當(dāng)前所有熱力子圖的熱力值進(jìn)行篩選，獲取大于設(shè)定熱力閾值的網(wǎng)格并對其開展任務(wù)規(guī)劃，解算獲得任務(wù)規(guī)劃數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述任務(wù)控制管理模塊；所述任務(wù)規(guī)劃數(shù)據(jù)包括：觀測任務(wù)及優(yōu)先級、下周期為所述自主任務(wù)規(guī)劃單元加電的時(shí)間間隔δt；
8、s5，所述任務(wù)控制管理模塊接收到任務(wù)規(guī)劃數(shù)據(jù)后，對所述自主任務(wù)規(guī)劃單元下電，并且根據(jù)所述任務(wù)規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行精確規(guī)劃，將成功規(guī)劃的觀測任務(wù)安按時(shí)驅(qū)動(dòng)觀測載荷完成任務(wù)執(zhí)行；
9、s6，所述任務(wù)控制管理模塊獲取上周期任務(wù)執(zhí)行情況狀態(tài)任務(wù)列表tl，并根據(jù)所述單周期規(guī)劃時(shí)長tp和所述時(shí)間間隔δt計(jì)算出下次啟動(dòng)所述自主任務(wù)規(guī)劃單元的開始運(yùn)行時(shí)間ts1；在ts1時(shí)刻傳參啟動(dòng)所述自主任務(wù)規(guī)劃單元；其中，參數(shù)包括：上周期任務(wù)執(zhí)行情況狀態(tài)任務(wù)列表tl，本次啟動(dòng)單元的時(shí)間ts1；
10、s7，所述自主任務(wù)規(guī)劃單元對上一周期被觀測的熱力網(wǎng)格的熱力值進(jìn)行更新，獲得當(dāng)前的熱力值；
11、s8，重復(fù)步驟s4至s7。
12、在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，熱力子圖生成包括如下步驟：
13、基于全球格網(wǎng)剖分方法將任務(wù)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為規(guī)則網(wǎng)格，每個(gè)熱力網(wǎng)格賦權(quán)一個(gè)熱力值增長函數(shù)f(t)，獲得全球目標(biāo)對應(yīng)的熱力圖；
14、將所述全球目標(biāo)對應(yīng)的熱力圖進(jìn)行離散化拆分，生成熱力子圖文件，作為一個(gè)周期內(nèi)該星需要拍攝的網(wǎng)格任務(wù)；其中，所述熱力子圖文件為離散在全球的一組熱力網(wǎng)格列表。
15、基于第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述f(t)的唯一自變量為時(shí)間t。
16、在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述自主任務(wù)規(guī)劃單元對上一周期被觀測的熱力網(wǎng)格的熱力值進(jìn)行更新，獲得當(dāng)前的熱力值，包括：
17、讀取所述上周期任務(wù)執(zhí)行情況狀態(tài)任務(wù)列表tl，得到熱力網(wǎng)格id和觀測任務(wù)id之間的對應(yīng)關(guān)系映射表tab；
18、根據(jù)上一周期中各觀測任務(wù)的完成時(shí)間為基準(zhǔn)時(shí)間，對每個(gè)觀測任務(wù)對應(yīng)的熱力網(wǎng)格熱力值進(jìn)行歸零操作；
19、計(jì)算歸零時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的δt’，帶入歸零后的網(wǎng)格熱力值增長函數(shù)，得到當(dāng)前的熱力值f(δt’)。
20、基于任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)上一個(gè)周期的任務(wù)執(zhí)行反饋，調(diào)整下一周期內(nèi)熱力網(wǎng)格的f(t)函數(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)觀測周期的控制。
21、基于任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，根據(jù)實(shí)際情況控制離散化拆分策略，實(shí)現(xiàn)對全球目標(biāo)觀測均勻性的控制。
22、在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熱力子圖數(shù)據(jù)首先初始化至本地的存儲(chǔ)單元，所述自主任務(wù)規(guī)劃單元啟動(dòng)后從其本地固存讀取所述熱力子圖文件。
23、本專利技術(shù)的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
24、本申請的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，可以通過將周期性、長間隔的熱力圖列表及每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的熱力增長函數(shù)f(t)上注至星載自主任務(wù)規(guī)劃裝置，隨著時(shí)間t的變化每個(gè)網(wǎng)格的熱力值出現(xiàn)差異化增長，達(dá)到閾值后可驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星在一定周期內(nèi)對目標(biāo)進(jìn)行自主規(guī)劃與任務(wù)執(zhí)行，從而將傳統(tǒng)地面集中式的任務(wù)規(guī)劃方法轉(zhuǎn)化為分布式衛(wèi)星自主在軌規(guī)劃，在一定周期內(nèi)能夠顯著降低衛(wèi)星觀測任務(wù)規(guī)劃對測控鏈路的依賴。尤其是在大規(guī)模星座在軌自主任務(wù)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)過程中，顯著降低傳統(tǒng)地面規(guī)劃對人工和測控鏈路的依賴，提高衛(wèi)星的在軌自主運(yùn)行效率。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱力圖的星載自主任務(wù)規(guī)劃...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：仇林遙，蘇曼，喬凱，胡橋，胡成浩，
申請(專利權(quán))人：中國電子科技集團(tuán)有限公司電子科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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