CN119417204A 一种大规模卫星任务调度方法、存储介质及设备 （东南大学）

号本发明公开了一种卫星任务分配技术领域以有限点任务集合的观测情况近似区域任务的间窗集合进行编码，初始化算法种群和参考点2步骤S2：对每个卫星和每个卫星对应的任务进行遍历，步骤S3：初始化进化算法参数，令步骤S2每个可用步骤S5：对步骤S4子代种群中的每条染色体，处理步骤S6：对步骤S4未执行交叉、变异操作的亲本种群和步jgeousp(j,n)中，重复生成和判断的过程，直到近似经纬坐标序列内数据点数量达到个。初始化时间窗初筛迭代步长tsep，tstep=N2·tworx，时间窗细筛迭代步长tworx，j3计算卫星i在[ts,t。]时间范围内对应矩形视场四个顶点piv、prv、、，此处由球面坐标转换得到，Rn表示星下点到星体中心的距离近似t)表示卫星在ts时刻星下对三维坐标进行降维操作，由矩形视场四个顶点，计算矩形视场四条若存在某个目标点在矩形视场内，则任务在初筛时间窗范围内将初筛时间窗替换细筛时间窗以后重复初筛过程，判断任务是否在j根据用户需求，初始化种群规模NIND、先验种群规模NINDpror、适应度目标函数维数M=2、最大进化代数MAXGEN、程序最大运行时间MAXTIME，初始化迭代次数E=1，程序运行时间tn=0.0；以卫星i对任务j第k个可用时间窗的开始执行时间j第k个可用时间窗的结束执行时间t(i,j,k)为第4变异操作得到NINDpror-1条变异染色体，NINDpror-1条变异染色体与原始的无冲突染色体共同构成种群大小为NINDror的先验种群；染色体与所述NINDror的先验种群共同构成初始种群si；从集合中无顺序抽取M-1个样本，得到第一集合第一集合中，1sjsM-1；对第一集合中的每个元素执行映射运算，得到第参考点集合zr中的元素表示为参考点集合zr中，1sjsM，令i对任务j第k个可用时间窗的开始执行时间t(i,j,k)升序重排染色体每段基因对应的时间窗，对比染色体中同一卫星i任意两个基因G(i,j1,kz)=1、5;j任意任务iz第ka个可用时间窗的开始执行时间，t。(i,j2,kz)为卫星i对任务iz第ka个可初始化适应度指标二第二部分risk2=0，设不满足任务执行间隔约束导致的时间窗jj,k)=1的时间窗，表示为：;j对任务j两次有效成像之间初始化适应度指标二第三部分risk3=0，设不满足任务执行间隔约束导致的时间窗;;i对应偏转角偏转到第个可用时间窗中任务iz对应偏转角需要的时间，p(i,j,kz)为卫星i对任务i第个可用时间窗的卫星偏转角度，tra(i,j1,kz)表示卫星i从零偏转角偏转到第kz个可用时间窗中任务i卫星偏转角度，tra(i,jz,kz)表示卫星i从零偏转角偏转到第个可用时间窗中任务iz对6初始化适应度指标二第四部分risk=0，设不满足卫星连续运行时间约束导致的时i的时间窗长度之和，若所述之和大于卫星绕星一圈的轨迹中最长的累计开机t:(ij,i)最大的时间窗对应的,重复此过程直到时间窗长度之和小于等于otax(i)，式中，表示卫星i满足的任意可用时间窗的开始执行时间，te(ij,.)表示;jjjj累计覆盖情况arearstoreai(j)计算公式如下：;;i对任务j。7体的总数，F[k]表示非支配种群中的第k个前沿种群，k越大种群优先级越高；初始化;14)将p[n]和F[k]中的所有染色体进行对比，若F[k]中没有p[n]的支配解，表示F[k]中不存在所有维度的适应度指标一scorereai和适应度指标二risk都优于p[n]的染15)k=k+1，如果k>x，则令F[k]={p每条染色体的适应度目标函数为f(s)=(f(s),…,far(s))(s)表示染色体sj维分量，1sjsM，具体步骤如下：j维分;j;;8表示极值点算子，w=10-g,i士j，w'-1，'(s)表示转译后j;求解方程组，解得v-Gr-w，该超平面的截距为，若s);;;;。;9;;表示S63得到的每个染色p,()=p,(w)+1k=k+1，转S77；更新程序运行时间tnun，判断最优时间窗是否迭代完毕，如果f<MAXGEN且l=l+1，返回步骤S4；否则算法终止。9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或改进遗传算法的SAR多星协同复杂区域观测规划算法，该方法使用复杂大范围区域分解算内部基因无冲突的染色体，计算子代种群中每个染色体无冲突化投影变换后的适应度指j个。初始化时间窗初筛迭代步长tsep，tstep=N2·tworx，时间窗细筛迭代步长j筛时间窗和细筛时间窗[ts2,te2]，当前筛选的时间窗简记为[ts,t。]；由球面坐标转换得到，Rap表示星下点到星卫星i在ts时刻星下点到星体中心的距离真值，surr(i,t。)表示卫星i在te时刻星下点到星j间窗起止时间、偏转角、覆盖情况至卫星i对任务j的第k个可用时间窗TW(i,j,k)，令场范围内；数维数M=2、最大进化代数MAXGEN、程序最大运行时间MAXTIME，初始化迭代次数E=1，程序运行时间tn=0.0；以卫星i对任务j第k个可用时间窗的开始执行时间j第k个可用时间窗的结束执行时间t(i,j,k)为第根据每个卫星只执行一个任务的思路生成1条无冲突的染色体，重复NINDpror-1次变异操作得到NINDpror-1条变异染色体，NINDpror-1条变异染色体与原始的无冲突染色体共同构成种群大小为NINDror的先验种群；染色体与所述NINDror的先验种群共同构成初始种群si；第一集合中，1sjsM-1；参考点集合zr中的元素表示为参考点集合zr中，1sjsM，令初始化适应度指标二第一部分riskz=0，设同一卫星工作时间重叠导致的时间i对任务j第k个可用时间窗的开始执行时间ts(i,j,k);ts(i,j,k)为卫星i对任意任务ji第kz个可用时间窗的开始执行时间，j任意任务iz第ka个可用时间窗的开始执行时间，t。(i,j2,kz)为卫星i对任务iz第ka个可初始化适应度指标二第二部分risk2=0，设不满足任务执行间隔约束导致的时jj,k)=1的时间窗，表示为：;jj两次有效成像之间的最小时间差；初始化适应度指标二第三部分risk3=0，设不满足任务执行间隔约束导致的时;;i对应偏转角偏转到第个可用时间窗中任务iz对应偏转角需要的时间，p(ij,k)为卫星i对任务ji第kz个可用时间窗的卫星偏转角度，tra(i,j1,kz)表示卫星i从零偏转角偏转到第kz个可用时间窗中任务ji对应偏转角需要的时间，p(i,jz,kz)为卫星i对任务jz第ka个可用时间窗的卫星偏转角度，tra(ijz,kz)表示卫星i从零偏转角偏转到第ka个可用时间窗中任务iz对应偏转角需要的时间；初始化适应度指标二第四部分risk=0，设不满足卫星连续运行时间约束导致窗长度Te(i,j,⃞)=t。(i,j,k)-t,(i,j,k)；对每个时间窗t(i,j,k)，统计满足下式：[t,(i,j,k),t,(i,j,k)+T(和，若所述之和大于卫星i绕星一圈的轨迹中最长的累计开机时间otax(i)，则令t:(ij,i)最大的时间窗对应的c(i,j,i)-0，重经过S51处理得到内部基因无冲突的染色体，通过下式计算适应度指标一;j类型，分为点任务j似经纬坐标序列内数据点数量，是任务jj的实际执行次数freqrea(j)和累计覆盖情况arearstoreai(j)计算公式如下：;;j第k个可用时间窗的任务覆盖。11)当前种群按照适应度指标一scorereai进行升序排序，若第一维适应度目标化n=1；示F[k]中不存在所有维度的适应度指标一scorereai和适应度指标二risk都优于p[n]的15)k=k+1，如果k>x，则令F[k]={p[n]}，将F[k]加入到非支配种群集并集，每条染色体的适应度目标函数为f(s)=(f(s),…,far(s))(s)表示染j维分量，1sjsM，具体步骤如下：z"i表示种群中多维目标函数的第j;f(s)表示转译后的适应度目标函数的第j;;表示极值点算子，w=10-g,i士j，w'-1，'(s)表示转j维对应的截距分;s)的具体计算公式为：;;;;。记非支配种群集合的最后一个前沿种群为，初始化保留后的种群集合参考点集合r=zr，具体步骤如下：;;S74，筛选最后一个前沿种群F[]中与参考线向量w关联的染色体集合lIS，若;色体s距离最近的参考线n(s)对应的最小距离，p(w)表示参考线向量w的关联染色体数p()=pz(⃞)+1k=k+1，转S77；更新程序运行时间tnun，判断最优时间窗是否迭代完毕，如果l<MAXGEN且l=l+1，返回步骤S4；否则算法终止。[0017]图1为本发明的基于无冲突投影变换和NSGA_III的两阶段大规模卫星任务调度方图2为本实例传统遗传算法、基于无冲突投影变换的遗传算法以及基于无冲突投影变换和NSGA_III的遗传算法平均收益结果图3为本实例传统遗传算法、基于无冲突投影变换的遗传算法以及基于无冲突投影变换和NSGA_III的遗传算法平均运行时间基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对的含义是两个或两个以上。执行无冲突化投影变换后的子代种群应用名为ENS的高效非支配排序方法，对排序后种群对任务j的位置数据类，在经纬度坐标上下限内按一定采样规律生成经纬度数据;;;;;;判断数据点(x,y)是否在任务j的地理边界内，是则加入到近似经纬坐标序列 [ts,t。]与当前初筛时间窗[tsa,tez]相对应。目标点，其中直角坐标由球面坐标转换得务j覆盖情况和执行任务j所需偏转角，存储细筛时间窗起止时间、偏转角、覆盖情况至于卫星观测视场范围内。t=ts;数维数M=2、最大进化代数MAXGEN、程序最大运行时间MAXTIME，初始化迭代次数NINDpror-1次变异操作得到NINDpror-1条变异染色体，这些染色体与原始的无冲突染色体共同构成了种群大小为NINDror的先验种群。[0033]从[o,1]均匀分布中进行采样，以四舍五入的方式对采样值进行取整，得到单个基因的编码值，该过程进行次，得到1条染色体。重复该过程直到生成采用系统化方式生成参考点集，该参考点集是一个M-1维的超平面。具体来是组合数。p值选取为使参考点总数n最接近但可能小于种群规模NIND的一个正整数值。从集合中无顺序抽取M-1个样本，得到集合算得到集合；对集合中的初始化适应度指标二第一部分riskz=0，设同一卫星工作时间重叠导致的时间初始化适应度指标二第二部分risk2=0，设不满足任务执行间隔约束导致的时初始化适应度指标二第三部分risk3=0，设不满足任务执行间隔约束导致的时色体中同一卫星下任意两个G(i,j1,kz)=1;初始化适应度指标二第四部分risk=0，设不满足卫星连续运行时间约束导致[0040]对每个卫星i，首先利用卫星i的轨道数据类统计卫星平均绕行时间T(i)；其次按t(i,j,k)升序重排染色体每段基因对应的时间窗，计算同一卫星i下各时间窗长度Te(i,j,⃞)=t。(i,j,k)-t,(i,j,k)；然后，对每个时间窗t(i,j,k)，统计满足下式：[t,(i,j,k),t,(i,j,k)+T(i)]n[t。(i,,⃞,t(t:(ij,i)最大的时间窗[0041]每条染色体上的基因G(i,j,k)和可用时间窗TW(i,j,k)一一对应，因此处理时;j类型，分为点任务jjj的实际执行次数freqrea(j)和累计覆盖情况arearstoreai(j)计算公式如下：;;其中1是和arearstoreai(j)维数相同的全1值向量，min(,)对向量的每一个分;;4)将染色体p[n]和F[k]中的所有染色体进行对比。如F[k]中没有p[n]的支配解，即F[k]中不存在所有维度的适应度目标函数值都优于p[n]的染色体，则将p[n]加入5)k=k+1，如果k>x，则令F[k]={p[n]}，将F[k]加入到非支配种群集标优化中的相对优越性。记S61种群为sg=UXF[K]，每条染色体的适