本發(fā)明涉及航天，尤其涉及一種面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國航天技術(shù)的迅速發(fā)展，在軌衛(wèi)星的數(shù)量呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢，近年來星座衛(wèi)星的數(shù)量大幅增加，達(dá)到前所未有的規(guī)模。尤其是未來計劃發(fā)射的巨型星座，將對現(xiàn)有的地面站資源調(diào)度管理模式帶來巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的資源調(diào)度采用預(yù)分配模式，這是一種以測控計劃為驅(qū)動的衛(wèi)星主動管理方式，調(diào)度過程涉及大量人工參與。然而，這種模式在使用效率、調(diào)度時效性和靈活性方面，難以適應(yīng)未來巨型星座模式下的衛(wèi)星測控調(diào)度需求。

2、傳統(tǒng)模式的資源調(diào)度適用于衛(wèi)星數(shù)量少、設(shè)備套數(shù)不多且設(shè)備功能單一的情況，此模式下，大量人工參與調(diào)度流程，操作員憑工作經(jīng)驗也可完成衛(wèi)星的資源調(diào)度，但隨著衛(wèi)星數(shù)量的大幅增加，衛(wèi)星用戶需求的多樣化，設(shè)備功能的增加，采用預(yù)分配模式的調(diào)度已不適用未來的測控資源調(diào)度，主要存在的問題如下：資源調(diào)度中心的粗放式管理，對用戶的各類申請不進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。例如對衛(wèi)星用戶的各類申請不進(jìn)行合并，直接任由用戶隨意申請，造成資源浪費；調(diào)度算法智能化程度低，任務(wù)全弧段跟蹤，這一定程度也降低了資源利用率。例如存在衛(wèi)星不需要測站全程跟蹤的情況，此種情況下，若算法智能切分，設(shè)備可直接轉(zhuǎn)入下一個任務(wù)的準(zhǔn)備或空閑狀態(tài)，提高資源利用率；調(diào)度算法靈活性不夠，以地面站計劃驅(qū)動的主動式管理模式，需要用戶提前進(jìn)行工作籌劃，設(shè)備由計劃驅(qū)動，靈活性不夠，耗費時間也較長。

3、當(dāng)前衛(wèi)星地面站測控資源調(diào)度存在調(diào)度策略效率不高、動態(tài)適應(yīng)能力不強(qiáng)、歷史數(shù)據(jù)利用不充分、系統(tǒng)糾偏能力不足等問題。

4、因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，成為解決上述問題的主要技術(shù)手段。本發(fā)明針對衛(wèi)星地面站資源調(diào)度需求，設(shè)計一種面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，可以較好解決調(diào)度策略效率不高、動態(tài)適應(yīng)能力不強(qiáng)、歷史數(shù)據(jù)利用不充分、系統(tǒng)糾偏能力不足等問題，對大規(guī)模多類型的測控資源實現(xiàn)高效的調(diào)度管理，靈活快速響應(yīng)眾多衛(wèi)星用戶的測控需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是衛(wèi)星地面站測控資源調(diào)度策略效率不高、動態(tài)適應(yīng)能力不強(qiáng)、歷史數(shù)據(jù)利用不充分、系統(tǒng)糾偏能力不足等問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，通過改進(jìn)粒子群算法對衛(wèi)星的測控任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度。

3、進(jìn)一步地，所述改進(jìn)粒子群算法根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)、測控資源、任務(wù)優(yōu)先級，生成最優(yōu)調(diào)度方案。

4、進(jìn)一步地，通過實時監(jiān)測衛(wèi)星和地面站狀態(tài)、環(huán)境變化，結(jié)合歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)對調(diào)度策略進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

5、進(jìn)一步地，支持人工干預(yù)修訂調(diào)度策略。

6、進(jìn)一步地，將測控資源的分配問題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題。

7、進(jìn)一步地，通過求解所述多目標(biāo)優(yōu)化問題，獲得最優(yōu)的資源分配方案。

8、進(jìn)一步地，包括可編輯可擴(kuò)展的衛(wèi)星地面站測控狀態(tài)讀取模塊。

9、進(jìn)一步地，所述衛(wèi)星地面站測控狀態(tài)讀取模塊，包括測控資源配置情況實時接入和人工修訂、測控資源運行狀態(tài)實時接入和人工修訂、測控資源邊界參數(shù)實時接入和人工修訂功能。

10、進(jìn)一步地，包括以下步驟：

11、步驟1、數(shù)據(jù)讀取：讀取衛(wèi)星的狀態(tài)信息以及地面站測控資源信息；

12、步驟2、數(shù)據(jù)分析：對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與整理；

13、步驟3、策略生成：根據(jù)調(diào)度需求，生成測控調(diào)度策略。

14、進(jìn)一步地，所述策略生成，包括匹配調(diào)用模式、自主產(chǎn)生模式。

15、現(xiàn)有的衛(wèi)星地面站測控調(diào)度方法主要依賴于人工經(jīng)驗，無法有效應(yīng)對多顆衛(wèi)星多任務(wù)的復(fù)雜情況。本發(fā)明提出一種基于智能算法的衛(wèi)星地面站測控調(diào)度策略生成方法，該方法能夠自動生成調(diào)度方案，減少人工參與，降低調(diào)度失誤。通過引入改進(jìn)粒子群算法對多顆衛(wèi)星的測控任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度。算法根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)、測控資源、任務(wù)優(yōu)先級等因素，生成最優(yōu)調(diào)度方案。

16、傳統(tǒng)調(diào)度方法缺乏動態(tài)適應(yīng)能力，無法根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)和環(huán)境變化實時調(diào)整調(diào)度策略。本發(fā)明開發(fā)一種動態(tài)調(diào)度調(diào)整機(jī)制，使得調(diào)度系統(tǒng)能夠根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)、任務(wù)需求的實時變化進(jìn)行策略調(diào)整。通過實時監(jiān)測衛(wèi)星和地面站狀態(tài)及環(huán)境變化，結(jié)合智能算法和歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)對調(diào)度策略進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，同時支持策略人工干預(yù)修訂，使得調(diào)度方案具有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。

17、現(xiàn)有技術(shù)中測控資源利用率低，導(dǎo)致部分測控資源的閑置或浪費。本發(fā)明設(shè)計了一種測控資源的優(yōu)化分配機(jī)制，通過對測控資源的合理調(diào)度，實現(xiàn)資源的最優(yōu)利用?；谫Y源分配優(yōu)化模型，將測控資源的分配問題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題，通過求解該問題，獲得最優(yōu)的資源分配方案。

18、現(xiàn)有衛(wèi)星地面站測控數(shù)據(jù)讀取功能受限，無法靈活采用實時接入或人工修訂模式。本發(fā)明設(shè)計了衛(wèi)星地面站測控狀態(tài)讀取模塊，包括測控資源配置情況實時接入和人工修訂、測控資源運行狀態(tài)實時接入和人工修訂、測控資源邊界參數(shù)實時接入和人工修訂功能。通過設(shè)計可編輯可擴(kuò)展數(shù)據(jù)讀取模塊，靈活選擇接入數(shù)據(jù)方式。

19、該發(fā)明在多顆衛(wèi)星組網(wǎng)測控調(diào)度中的應(yīng)用前景廣闊，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)效益。在技術(shù)方面，該方法能夠有效提升衛(wèi)星測控調(diào)度的自動化水平，降低失誤率。與傳統(tǒng)方法相比在求解速度、解決問題規(guī)模，可拓展性，環(huán)境適應(yīng)性等具有較大提升；在性能指標(biāo)方面，調(diào)度效率和資源利用率得到顯著提升，能夠適應(yīng)復(fù)雜的多衛(wèi)星組網(wǎng)測控調(diào)度場景；在生產(chǎn)實施方面，該發(fā)明易于集成到現(xiàn)有的衛(wèi)星測控系統(tǒng)中，具備良好的擴(kuò)展性和可移植性，適合大規(guī)模應(yīng)用推廣。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：

21、1.本發(fā)明顯著提高了調(diào)度的效率和準(zhǔn)確性，能夠有效應(yīng)對多顆衛(wèi)星同時測控的復(fù)雜場景，減少調(diào)度失誤率，并提升測控資源的利用效率。

22、2.本發(fā)明使得調(diào)度系統(tǒng)能夠在應(yīng)對突發(fā)情況時更加靈活，從而提高了衛(wèi)星任務(wù)的完成率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

23、3.本發(fā)明顯著提高了測控資源的利用率，減少了資源浪費，降低了運營成本。

24、4.本發(fā)明有效提高數(shù)據(jù)接入方式的靈活度，提供人工隨時介入系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，確保了數(shù)據(jù)的有效性。

25、5.本發(fā)明在多顆衛(wèi)星組網(wǎng)測控調(diào)度中的應(yīng)用前景廣闊，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)效益。能夠有效提升衛(wèi)星測控調(diào)度的自動化水平，降低失誤率。與傳統(tǒng)方法相比在求解速度、解決問題規(guī)模，可拓展性，環(huán)境適應(yīng)性等具有較大提升；調(diào)度效率和資源利用率得到顯著提升，能夠適應(yīng)復(fù)雜的多衛(wèi)星組網(wǎng)測控調(diào)度場景；本發(fā)明易于集成到現(xiàn)有的衛(wèi)星測控系統(tǒng)中，具備良好的擴(kuò)展性和可移植性，適合大規(guī)模應(yīng)用推廣。

26、以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.一種面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，通過改進(jìn)粒子群算法對衛(wèi)星的測控任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度。

2.如權(quán)利要求1所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，所述改進(jìn)粒子群算法根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)、測控資源、任務(wù)優(yōu)先級，生成最優(yōu)調(diào)度方案。

3.如權(quán)利要求1所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，通過實時監(jiān)測衛(wèi)星和地面站狀態(tài)、環(huán)境變化，結(jié)合歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)對調(diào)度策略進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

4.如權(quán)利要求3所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，支持人工干預(yù)修訂調(diào)度策略。

5.如權(quán)利要求1所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，將測控資源的分配問題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題。

6.如權(quán)利要求5所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，通過求解所述多目標(biāo)優(yōu)化問題，獲得最優(yōu)的資源分配方案。

7.如權(quán)利要求1所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，包括可編輯可擴(kuò)展的衛(wèi)星地面站測控狀態(tài)讀取模塊。

8.如權(quán)利要求7所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，所述衛(wèi)星地面站測控狀態(tài)讀取模塊，包括測控資源配置情況實時接入和人工修訂、測控資源運行狀態(tài)實時接入和人工修訂、測控資源邊界參數(shù)實時接入和人工修訂功能。

9.如權(quán)利要求1所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.如權(quán)利要求1所述的面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，其特征在于，所述策略生成，包括匹配調(diào)用模式、自主產(chǎn)生模式。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種面向衛(wèi)星地面站資源調(diào)度的策略生成方法，涉及航天技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過改進(jìn)粒子群算法對多顆衛(wèi)星的測控任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)度，根據(jù)衛(wèi)星狀態(tài)、測控資源、任務(wù)優(yōu)先級等因素，生成最優(yōu)調(diào)度方案；通過實時監(jiān)測衛(wèi)星和地面站狀態(tài)及環(huán)境變化，結(jié)合智能算法和歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)對調(diào)度策略進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，同時支持策略人工干預(yù)修訂，使得調(diào)度方案具有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性；將測控資源的分配問題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題；設(shè)計可編輯可擴(kuò)展數(shù)據(jù)讀取模塊，可靈活選擇接入數(shù)據(jù)方式。本發(fā)明能夠有效提升衛(wèi)星測控調(diào)度的自動化水平，降低失誤率；在多顆衛(wèi)星組網(wǎng)測控調(diào)度中應(yīng)用前景廣闊，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：李博宸,何巖嵩,王柄洋,王成罡,宋磊,黃丹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17