基于资源预留的成像卫星任务鲁棒性规划方法探讨

第第页基于资源预留的成像卫星任务鲁棒性规划方法探讨卫星任务规划主要包括支配卫星观测及任务信息回传两个方面。传统的任务规划在支配观测活动中及回传活动中存在诸多缺乏，在支配观测活动中，时间窗资源利用率低、支配观测的任务序列较为单一，初始解的多样性低。在支配回传活动中，回传时间窗资源利用率低、采纳先到先服务规章，导致优先级较高的任务无法回传，使得任务规划的总体收益受到限制。本文针对卫星任务规划中的缺乏，提出。基于资源预留的成像卫星任务鲁棒性规划方法。，提高了任务规划的收益、增添了任务规划的`鲁棒性。

在支配观测序列过程中，设计了多种排序规章，以提高解的多样性。同时，考虑时间约束，并且充分利用存在冲突的时间窗。

在支配任务回传过程中，设计了多种回传序列支配策略，依据所选择的回传策略，在每一种回传策略上进行回传任务支配，基于任务在不同回传序列中的排序，最终得到综合回传序列。其次，在支配回传任务序列过程中充分利用回传时间窗资源，将在当前时间窗未支配的任务保存到后面的回传时间窗进行支配。

最终，基于STK(SatelliteToolsKit,卫星数据包)软件生成数据集并测试算法的性能。

本文将任务的观测窗口分为五个时间段，用于计算任务序列收益，任务的最正确观测时间段为任务可用时间窗的中间部分。

步骤1：计算出当前任务的可用时间窗口，进行时间窗的消减;

步骤2：选择当前任务的支配策略，包括根据最正确观测时间段支配、靠前支配及靠后支配等。步骤1虽然对时间窗进行了消减，但是在某些支配策略上当前任务的观测时间窗与其相邻的任务可能会存在冲突;

步骤3：更新卫星存储状态信息，比较卫星当前可用存储量和当前任务Ti所需存储的大小。假如任务Ti固存大于可用固存，则进行下一个任务的支配，假如任务固存Ti小于可用固存，转到步骤4;

步骤4：比较过程，详细过程如下，

1)推断当前任务Ti与已支配的任务是否存在冲突。假如存在冲突，则推断任务之间的冲突类型。依据任务Ti的观测时间窗和已支配任务的观测时间窗的位置关系，定义。交叉型。、。包含型。及。完全冲突型。三种冲突类型，如图4-6。依据冲突类型是。交叉型。、。包含型。还是。完全冲突型。，来调整任务的位置;

2)假如Ti能够支配，此时考虑。时间依靠于转换时间。约束，分别计算与其相邻的已支配任务到Ti之间的卫星的姿势转换时间，以及当前任务同与之相邻任务之间的时间间隔;

3)比较转换时间与时间间隔的关系，假如转换时间大于二者的时间间隔，则加入。跳动时间。依次尝试，直到转换时间小于二者的时间间隔为止;

4)然后检查任务Ti的结束时间点与可用时间窗最晚点的关系。

步骤5：推断是否到达算法的终止条件。

步骤1：回传时间窗裁剪，选出可用的回传时间窗;

步骤2：对回传任务进行整理，并选出在当前回传窗口Di内可回传的任务，数目为num，根据规章对回传任务进行排序，得出最终回传序列;

步骤3：计算Di内全部回传任务的回传持续时间之和SumTimei(i=0,…num)，并与Di的时间长度TimeDi进行比较。假如SumTimeiTimeDi，那么除去任务序列中最终一个任务，然后连续比较任务回传持续时间之和与Di的大小。直至SumTimen(n=0,…,i-1)=TimeDi;

步骤4：计算出此时Di的剩余可用时间，并依次与在前面回传时间窗口中被排解任务的持续时间比较。假如被排解任务的回传持续时间小于等于Di剩余可用回传时间，那么该任务可支配回传。直至Di内无法再支配回传任务，当前未支配回传的任务保存到Di+1进行支配;

步骤5：推