本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的成像衛(wèi)星調(diào)度方法和系統(tǒng)，涉及衛(wèi)星觀測領(lǐng)域。包括：獲取衛(wèi)星資源和衛(wèi)星任務(wù)；基于衛(wèi)星資源和衛(wèi)星任務(wù)獲取衛(wèi)星任務(wù)觀測收益和衛(wèi)星任務(wù)優(yōu)先級；基于衛(wèi)星任務(wù)觀測收益和衛(wèi)星任務(wù)優(yōu)先級設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)定約束條件；基于目標(biāo)函數(shù)和約束條件構(gòu)建衛(wèi)星任務(wù)觀測模型；對衛(wèi)星任務(wù)觀測模型求取初始解，并將初始解作為衛(wèi)星任務(wù)種群；基于預(yù)設(shè)的遺傳算法對衛(wèi)星任務(wù)種群求取最優(yōu)解，得到衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方案。本發(fā)明對衛(wèi)星調(diào)度的效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星觀測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺傳算法的成像衛(wèi)星調(diào)度方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，人們對于航空航天領(lǐng)域不斷的進(jìn)行探索和開發(fā)，各種飛行器和衛(wèi)星被制造并廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如通過衛(wèi)星對地面進(jìn)行監(jiān)測。用戶向地面站提出觀測任務(wù)需求，地面站將任務(wù)上注給衛(wèi)星，圍繞地面，并對任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行觀測，從而得到用戶需要的信息。因此利用衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)任務(wù)觀測是當(dāng)前的一大研究熱點(diǎn)。

隨著衛(wèi)星科技不斷發(fā)展，成像衛(wèi)星隨之問世并被廣泛應(yīng)用，成像衛(wèi)星調(diào)度主要是在多星多任務(wù)的情況下規(guī)劃任務(wù)集開展對地目標(biāo)的成像任務(wù)。在成像衛(wèi)星進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的過程中，需要為衛(wèi)星合理分配任務(wù)集，現(xiàn)有技術(shù)通常采用人工智能的方法，如蟻群算法、貪婪算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對其求解，以獲取任務(wù)分配方案。

然而本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，多星任務(wù)的規(guī)劃為復(fù)雜組合優(yōu)化問題，任務(wù)方面，需要處理的觀測任務(wù)數(shù)較多，觀測任務(wù)需求有差異；資源方面，觀測計(jì)劃的制定需要考慮存儲、傳感器和軌道的限制等因素，致使解空間顯示出不規(guī)則的特征，獲取最優(yōu)解的難度增大。而現(xiàn)有技術(shù)的方法存在收斂速度慢、局部搜索能力較差和易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，導(dǎo)致無法對衛(wèi)星資源進(jìn)行較好的利用，因此，現(xiàn)有技術(shù)存在衛(wèi)星調(diào)度效率低的缺點(diǎn)

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于遺傳算法的成像衛(wèi)星調(diào)度方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)在對衛(wèi)星進(jìn)行調(diào)度時(shí)效率低的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所提供的一種基于遺傳算法的成像衛(wèi)星調(diào)度方法，所述方法有計(jì)算機(jī)執(zhí)行，包括以下步驟：

S1、獲取衛(wèi)星資源和衛(wèi)星任務(wù)；

S2、基于所述衛(wèi)星資源和所述衛(wèi)星任務(wù)獲取衛(wèi)星任務(wù)觀測收益和衛(wèi)星任務(wù)優(yōu)先級；

S3、基于所述衛(wèi)星任務(wù)觀測收益和所述衛(wèi)星任務(wù)優(yōu)先級設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，并設(shè)定約束條件；

S4、基于所述目標(biāo)函數(shù)和所述約束條件構(gòu)建衛(wèi)星任務(wù)觀測模型；

S5、對所述衛(wèi)星任務(wù)觀測模型求取初始解，并將所述初始解作為衛(wèi)星任務(wù)種群；

S6、基于預(yù)設(shè)的遺傳算法對所述衛(wèi)星任務(wù)種群求取最優(yōu)解，得到衛(wèi)星任務(wù)調(diào)度方案。

優(yōu)選的，所述目標(biāo)函數(shù)為：

其中：

e_i表示第i個衛(wèi)星任務(wù)的觀測收益；

o_i表示第i個衛(wèi)星任務(wù)是否被安排觀測，當(dāng)o_i＝1時(shí)，第i個衛(wèi)星被安排觀測，當(dāng)o_i＝0時(shí)，第i個衛(wèi)星不被安排觀測；

所述約束條件至少包括以下一項(xiàng)：

Tb≤TbWin_lg≤TeWin_lg≤Te

TbWin_lg≤Ob≤Oe≤TeWin_lg