一种航天器测控任务动态调整方法、系统和计算机设备与流程

所属的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品，因此，本发明可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

背景技术：

1、在航天器飞控任务中，地面运控中心根据任务目标、目标航天器遥测状态、测控通信条件等要求，生成周期性的任务计划和工作指令。为提高工程系统的稳健性和运行效率，专用领域的规划调度系统采用自动规划技术完成复杂约束条件下的事件冲突消解，以提高工程系统运行效率。例如，火星快车计划中使用的mexar2系统、用于哈勃天文望远镜长期任务调度的spike系统、用于eo-1和轨道快车等空间飞行任务中的aspen架构、用于国际空间站的europa系统等。上述系统均采用时态规划技术，以时间线为核心进行约束表示和冲突消解，高度依赖地面测控系统提供长时间的连续跟踪，以完成对多个事件的安排。

2、受到航天器轨道、地球曲率、地面站位置分布等因素影响，航天器对于地面测控站只能在特定的时间窗口可见。近年来，随着我国空间事业的快速发展，在轨航天器数量迅速增多，带来地面测控站资源有限与航天器跟踪需求爆发之间的矛盾，特别在深空任务中，未来五年我国在轨深空航天器数量将超过16个，这个矛盾将显得更加突出，地面系统难以提供长时间的连续跟踪。此外，空间环境存在较大的未知性，如太阳光压变化导致航天器空间引力场变化、深空热环境变化导致航天器内部元器件工作状态变化等，这种不确定性带来的状态空间的变化，可能导致既定的航天器目标状态发生偏差。因此，需要及时的对跟踪计划进行动态调整。

3、在实际任务中面临测控资源临时调整的情况，处理流程一般包括：

4、1)查询航天器目标调整弧段前后对于地面测控站的可见情况和空闲窗口；

5、2)向测控站提出“点杀式”资源申请，即航天器目标跟踪的确定时间窗口，包括开始时间、持续时间和结束时间。

6、3)对发生冲突弧段，根据目标优先级进行调整，根据测控站空闲时间窗口情况，协调是否有可用弧段替代；

7、4)生成测控网资源配置和使用计划。

8、上述的流程处理中，对资源的使用处理较为粗放，在满足各用户中心提出的跟踪请求后，测控站可视范围内的弧段将会被切分的比较零碎，导致空闲弧段闲置率较高；主要根据目标优先级进行冲突消解，未充分考虑目标的空间轨道特性，容易的导致同等优先级的目标发生资源抢占的情况。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，具体提供了一种航天器测控任务动态调整方法、系统和计算机设备，具体如下：

2、1)第一方面，本发明提供一种航天器测控任务动态调整方法，具体技术方案如下：

3、s1、根据对第i个目标航天器的测控任务，确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的可视弧段windowij，并确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的弹性时间窗口flexwindowij；

4、s2、当flexwindowij未完全落在windowij的空闲弧段内时，且当对第i个目标航天器的测控任务与windowij内的已占用弧段中的所有测控任务的优先级均相同时，计算每个测控任务的弹性调度系数；

5、s3、按照弹性调度系数从大到小的顺序，从windowij内的已占用弧段中，确定windowij内的已占用弧段中是否有满足对第i个目标航天器的测控任务的任务周期的目标测控任务，得到第一判断结果；

6、s4、当第一判断结果为是时，将对第i个目标航天器的测控任务插入所有目标测控任务对应的弧段；当第一判断结果为否时，确定并将第i个目标航天器相对于另外一个可用地面测控站的可视弧段和弹性时间窗口作为windowij和flexwindowij，返回执行s2，直至完成对第i个目标航天器的测控任务的插入。

7、本发明提供的一种航天器测控任务动态调整方法的有益效果如下：

8、在进行测控任务插入时，引入弹性调度系数，以保证对总体任务状态的影响域最小。

9、在上述方案的基础上，本发明的一种航天器测控任务动态调整方法还可以做如下改进。

10、进一步，还包括：

11、当第一判断结果为是时，将windowij内的已占用弧段中的每个测控任务分别作为对第i个目标航天器的测控任务，返回执行s1。

12、进一步，还包括：

13、当flexwindowij完全落在windowij的空闲弧段内时，则在windowij的空闲弧段内插入对第i个目标航天器的测控任务。

14、进一步，根据对第i个目标航天器的测控任务，确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的可视弧段windowij，包括：

15、根据第i个目标航天器的轨道预报文件、第i个目标航天器的地面测控站技术状态和对第i个目标航天器的测控任务中的工作计划，确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的可视弧段windowij。

16、2)第二方面，本发明还提供一种航天器测控任务动态调整系统，具体技术方案如下：

17、包括确定模块、计算模块、确定判断模块和插入模块；

18、确定模块用于：根据对第i个目标航天器的测控任务，确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的可视弧段windowij，并确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的弹性时间窗口flexwindowij；

19、计算模块用于：当flexwindowij未完全落在windowij的空闲弧段内时，且当对第i个目标航天器的测控任务与windowij内的已占用弧段中的所有测控任务的优先级均相同时，计算每个测控任务的弹性调度系数；

20、确定判断模块用于：按照弹性调度系数从大到小的顺序，从windowij内的已占用弧段中，确定windowij内的已占用弧段中是否有满足对第i个目标航天器的测控任务的任务周期的目标测控任务，得到第一判断结果；

21、插入模块用于：当第一判断结果为是时，将对第i个目标航天器的测控任务插入所有目标测控任务对应的弧段；当第一判断结果为否时，确定并将第i个目标航天器相对于另外一个可用地面测控站的可视弧段和弹性时间窗口作为windowij和flexwindowij，重新调用计算模块和确定判断模块，直至完成对第i个目标航天器的测控任务的插入。

22、在上述方案的基础上，本发明的一种航天器测控任务动态调整系统还可以做如下改进。

23、进一步，插入模块还用于：

24、当第一判断结果为是时，将windowij内的已占用弧段中的每个测控任务分别作为对第i个目标航天器的测控任务，重新调用确定模块、计算模块和确定判断模块。

25、进一步，插入模块还用于：

26、当flexwindowij完全落在windowij的空闲弧段内时，则在windowij的空闲弧段内插入对第i个目标航天器的测控任务。

27、进一步，确定模块确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的可视弧段windowij的过程，包括：

28、根据第i个目标航天器的轨道预报文件、第i个目标航天器的地面测控站技术状态和对第i个目标航天器的测控任务中的工作计划，确定第i个目标航天器在第j个可用地面测控站的可视弧段windowij。

29、3)第三方面，本发明还提供一种计算机设备，计算机设备包括处理器，处理器与存储器耦合，存储器中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机设备实现上述任一项航天器测控任务动态调整方法。

30、4)第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现上述任一项航天器测控任务动态调整方法。

31、需要说明的是，本发明的第二方面至第四方面的技术方案及对应的可能的实现方式所取得的有益效果，可以参见上述对第一方面及其对应的可能的实现方式的技术效果，此处不再赘述。