一种基于大规模组网星座多种载荷状态的约束检验方法与流程

本发明涉及大规模组网星座任务规划领域，更具体地涉及基于大规模组网星座多种载荷状态的约束检验方法。

背景技术：

1、随着航天事业的飞速发展，航天地面管控任务与日俱增，各卫星类型不同、卫星传感器使用约束不同、各卫星管理部门业务规则不同，各卫星的应用模式不同，造成卫星任务规划软件开发复杂多变；同时，各卫星的载荷使用约束不同，造成了每个载荷的处理逻辑也不同。为了能够适应多样的载荷需求，避免各种卫星、载荷类型多、差异大导致系统功能不断叠加，通过对约束规则进行归一化抽象，构建统一的约束检验模型，通过约束配置，完成大规模星座情况下多种载荷任务的约束处理，从而提高系统开发的效率和软件的适用性。

技术实现思路

1、本发明的旨在提供一种基于大规模组网星座多种载荷状态的约束检验方法，针对通信卫星的星间建链、星地建链、通信、导航等不同类型载荷进行约束配置。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于大规模组网星座多种载荷状态的约束检验方法，包括以下步骤：

4、获取约束配置信息和任务信息；

5、针对星间建链任务，根据星间建链规则约束判断星间建链任务是否能够执行，如果能够执行则约束检验通过；如果不能执行，则约束检验不通过；

6、针对星地建链任务，根据星地资源使用规则约束判断星地建链任务是否能够执行，如果能够执行则约束检验通过；如果不能执行，则约束检验不通过；

7、针对载荷开关机任务和涉及开关机的其他载荷类任务，根据载荷状态和相关规则约束判断载荷是否能够执行开关机，如果能够执行则约束检验通过；如果不能执行，则约束检验不通过；

8、针对已经通过之前3种约束检验的任务，判断时间冲突：判断不同任务之间以及任务和已安排任务间是否存在时间冲突，如果存在冲突，则任务不能执行，约束检验不通过；如果不存在冲突，则任务能够执行，约束检验通过；

9、生成约束检验的结果。

10、进一步的，针对星间建链任务的处理方法具体为：

11、a)检查原有的链路状态，建立星间链路状态矩阵intersatellitechain用于保存星间链路状态，描述如下：

12、

13、其中，表示卫星i和卫星j的建链情况，具体如下：

14、

15、在对卫星m和卫星n的建链任务进行约束检验时，检查链路是否为断开状态，即星间链路状态矩阵intersatellitechain中的是否为0；在对卫星m和卫星n的断链任务进行约束检验时，检查星间链路状态矩阵intersatellitechain中的是否为0；

16、b)检查星间建链数量是否已经超过最大值，即当1+satellitetosatellitenumi＞maxnumbuildchainsatellitetosatellitei时，不满足约束，其中satellitetosatellitenumi表示卫星i当前的星间建立连接的数量，maxnumbuildchainsatellitetosatellitei表示卫星i星间最大建链数量；

17、c)检查星间建链时长是否满足卫星最短星间建链时长，设星间建链任务a是在卫星i和卫星j之间建链，当

18、intersatellitechaindurationtaska≥mintimebuildchainsatellitetosatellitei并且

19、intersatellitechaindurationtaska≥mintimebuildchainsatellitetosatellitej时，约束检验通过；其中，

20、intersatellitechaindurationtaska表示星间建链任务a的建链时长，

21、mintimebuildchainsatellitetosatellitei表示卫星i星间最小建链数量。

22、进一步的，针对星地建链任务的处理方法具体为：

23、a)检查原有的链路状态，建立星地链路状态矩阵satellitestationchain用于保存星地链路状态，描述如下：

24、

25、其中，表示卫星i和地面站j的建链情况，具体如下：

26、

27、在对卫星m和地面站n的建链任务进行约束检验时，检查链路是否为断开状态，即星间链路状态矩阵satellitestationchain中的是否为0；在对卫星m和地面站n的断链任务进行约束检验时，检查星地链路状态矩阵satellitestationchain中的是否为0；

28、b)检查建链数量是否已经超过最大值，即当1+satellitetostationnumi＞maxnumbuildchainsatellitetostationi或者1+stationtosatellitenumj＞maxnumbuildchainstationtosatellitej时，不满足约束，其中，satellitetostationnumi表示卫星i当前的星地建立连接的数量，maxnumbuildchainsatellitetostationi表示卫星i与地面站建链最大数量，maxnumbuildchainstationtosatellitej表示地面站j与卫星建链最大数量，stationtosatellitenumj表示地面站j当前的星地建立连接的数量，1+satellitetostationnumi＞maxnumbuildchainsatellitetostationi；

29、c)检查星地建链时长是否满足卫星最短星地建链时长，设星地建链任务b是在卫星i和地面站j之间建链，当

30、satellitestationchaindurationtaskb≥mintimebuildchainsatellitetostationi并且

31、satellitestationchaindurationtaskb≥mintimebuildchainstationtosatellitej时，约束检验通过；

32、其中，satellitestationchaindurationtaskb表示星地建链任务b的建链时长，mintimebuildchainsatellitetostationi表示卫星i与地面站建链最短时长，mintimebuildchainstationtosatellitej表示地面站j与卫星建链最短时长。

33、进一步的，针对载荷开关机任务和涉及开关机的其他载荷类任务的处理方法具体为：

34、使用taskoperatetime表示任务执行时间即载荷状态改变时间，使用taskpayloadtime表示载荷任务的时间，使用taskpayloadstatus表示要改变的载荷状态，具体如下：

35、

36、建立一个载荷状态矩阵satellitepayloadstatus和载荷操作时间矩阵payloadoperatetime，描述如下：

37、

38、

39、其中，表示卫星j上的载荷j的建链情况，具体如下：

40、

41、表示卫星j上的载荷h的最近一次操作的操作时间；

42、进行约束检验时，首先检验载荷状态是否满足任务要求：载荷开机任务需要载荷为关机状态，载荷关机任务需要载荷为开机状态，因此，当且仅当时，约束检验通过；

43、考虑开机时长和关机时长的约束，如果是开机任务，考虑应满足最短关机时间；如果是关机任务，考虑应满足最短开机时间；具体情况如下：taskpayloadstatus＝1时，如果或者taskpayloadstatus＝0时，如果则约束检验通过；反之则不通过；其中，表示卫星j上的载荷j最短开机时长，表示卫星j上的载荷j最短关机时长。

44、本发明相比现有技术的优点为：

45、本发明能够根据各载荷的特性和约束要求对各种载荷任务进行约束检验，实现了一套软件适配多种载荷的目标，面向大规模星座由于卫星及载荷的多样性导致的约束检验复杂度高，每颗星一套检验方法的情况，给出了一种包含多种载荷的大规模通信星座约束检验的有效的解决方法，增强了软件系统的适用性，提高了软件开发效率。