1.一种同构多星在线协同方法,其特征在于,对地观测卫星作为资源观测卫星,地球静止轨道通信卫星作为通信中继节点,对地观测卫星与地球静止轨道通信卫星通信,对地观测卫星之间不能直接进行卫星通信,所述同构多星在线协同方法采用集中-分布式协同架构,协同决策功能仅配置在地球静止轨道通信卫星上,而对地观测卫星进行分布式计算,所述同构多星在线协同方法采用基于拍卖机制的任务协同分配算法,拍卖由作为拍卖商的地球静止轨道通信卫星组织进行,每个对地观测卫星根据自身的本地信息来计算与应急观测任务相对应的投标出价值,并以此进行投标,每个对地观测卫星将其出价通知拍卖商,然后地球静止轨道通信卫星决定每个应急观测任务的胜出者,如果有多个通信中继节点相互关联,则拍卖商的角色能够在这些通信中继节点之间进行转移,所述任务协同分配算法包括两个阶段的迭代:束构建阶段和一致性构建阶段,其中前者对应于每个对地观测卫星以贪婪搜索的形式生成排序后的任务束,后者对应于识别任务分配冲突,并通过与相邻对地观测卫星之间的局部通信进行冲突消解,上述的两个阶段不断地迭代重复,直至达到收敛,对地观测卫星与地球静止轨道通信卫星之间的通信是间歇性的,所述任务协同分配算法进一步包括一个同步通信环路预测阶段,其中,同步通信环路是用于两个或多个对地观测卫星的双向通信链路,以向其他对地观测卫星共享信息向量并从环路中接收来自其他对地观测卫星的反馈信息,一个同步通信环路构建于发起者和一个或多个响应者的通信时间窗口之间均存在重叠时间的基础上,同步通信环路的描述形式是一个多元组<ID,I,R,ES,LF> SCL :—ID是一个标识符;—I是通信发起者编号;—R是接收并分享信息的通信响应者编号;—ES是通信环路的最早开始时间;—LF是通信环路的最晚结束时间,其中通信发起者I和响应者R都是对地观测卫星,并且ES和LF是由发起者和所有响应者的通信时间窗口上的重叠时间区间确定的,同步通信环路预测阶段用于预测同步通信环路的存在,且提供所述同步通信环路的多元组<ID,I,R,ES,LF> SCL ,同步通信环路预测阶段是束构建阶段的前提。
2.如权利要求1所述的同构多星在线协同方法,其特征在于,所述地球静止轨道通信卫星采用下述的中标决策方式:1).如果有多个对地观测卫星能够在截止时间之前完成应急观测任务,则选择使系统总收益增量最大的对地观测卫星作为中标者;如果有多个卫星的投标出价值对应于最高的总收益增量,则以实际开始观测时间最早的对地观测卫星具有中标优先权;2).如果只有一个对地观测卫星可以在截止日期之前完成应急观测任务,同时系统总收益的增量为正值,则选择该卫星作为中标者;3).如果当对地观测卫星执行该应急观测任务产生的系统总收益增量均是负值,或者没有对地观测卫星可以在截止时间之前完成应急观测任务,则地球静止轨道通信卫星舍弃该应急观测任务。
3.如权利要求1所述的同构多星在线协同方法,其特征在于,以下式计算应急观测任务的时间可用性w ioj ,计算如下:其中,ols ioj 为第o批次中第j个应急观测任务的最晚观测开始时间,且ols ioj =max{olf ioj -p oj -(2·maxθ)/sp roll ,oes ioj },其中,olf ioj 为针对对地观测卫星i,第o批次中第j个应急观测任务的最晚观测结束时间,p oj 为第o批次中第j个应急观测任务的成像时长,maxθ为对地观测卫星的最大侧摆角,sp roll 为对地观测卫星的侧摆角速度,oes ioj 为针对对地观测卫星i,第o批次中第j个应急观测任务的最早观测开始时间tr io 为第o批次应急观测任务的时间到达对地观测卫星i的时间w io 为第o批次应急观测任务的时间可用性w io 。
4.如权利要求1所述的同构多星在线协同方法,其特征在于,每颗对地观测卫星具有六个信息向量,具体如下:1.)任务束, 1≤n≤|BU io |,该任务束表示对地观测卫星i从第o批应急观测任务中选取并调度成功的任务集合,同时按照各任务添加到束中的时间先后进行排序,当前任务束的长度为|BU io |,且要小于一批次内的应急观测任务数量u,|BU io |≤u;当任务束为空时,用BU io =φ和|BU io |=0表示,2.)相应的计划序列, 1≤n≤|PA io |,该计划序列中的任务与任务束相同,并用于表示对地观测卫星i执行任务束中各任务的具体次序,计划序列的长度与任务束的长度相同,|BU io |=|PA io |≤u,3.)执行时间向量, 1≤n≤|TI io |,执行时间向量表示对地观测卫星i执行计划序列中各任务的实际开始时间,同时向量长度与计划序列的长度相同,4.)胜出者列表WA io @{wa io1 ,...,wa iou },长度为u,其中wa ioj 表示对地观测卫星i当前所认为的针对第o批应急观测任务中第j个任务的胜出者,具体取值与胜出者编号相对应,当wa ioj =φ时,对地观测卫星i认为当前对于该任务无胜出者,5.)中标出价列表WB io @{wb io1 ,...,wb iou },长度为u,其中wb ioj 表示对应的胜出者所给出的出价,当取值为0时,表示该任务当前无胜出者,6.)时间戳向量 长度为n 1 ,其中ts ioi′ 表示针对第o批次应急观测任务,对地观测卫星i进行最新信息更新的时间戳,即接收到来自对地观测卫星i′处更新信息的时刻点。
5.如权利要求1所述的同构多星在线协同方法,其特征在于,对地观测卫星上执行单星在线调度算法,调度该对地观测卫星的常规任务和上述协同分配算法分配给该对地观测卫星的应急观测任务,所述单星在线调度算法包括:(1)在T-驱动的调度时刻点,采用渐进式方法中的完全重调度策略,生成下一个周期时间区间内的新任务计划,T-驱动的调度时刻点是根据给定的时间间隔T来确定特定的调度时间点lT,0≤l≤L,LT≤H<(L+1)T,每到达一个调度时间点lT,则计算生成后一调度区间[lT,(l+1)T]的任务计划,其中l为正整数,T为给定的时间间隔,L为最大T-驱动调度次数,H为总调度区间,以及(2)在C * -驱动的重调度时刻点,采用修订式方法中的调度计划修复策略,当卫星运行在给定的调度区间内时,若在某一时刻t(0<t<H),星上的应急观测任务累积量C t 超过给定的阈值C * 时,则执行重调度计算,其中阈值C * 为应急观测任务的临界累积数,除上述两种调度时刻点之外,不在任何其他时刻点进行调度。
6.如权利要求5所述的同构多星在线协同方法,其特征在于,在所述单星在线调度算法中,在T-驱动的调度时刻点的具体调度算法如下:输入: –已到达且在T-驱动调度时刻点之前未被调度的应急观测任务集合; –已接收且在T-驱动调度时刻点之前未被调度的常规观测任务集合;输出: --下一时间周期T内的调度计划;具体步骤如下:步骤11 分别从 和 中选取时间窗口是否落入下一个时间周期T内的常规观测任务和应急观测任务,生成待调度求解的常规观测任务集合 和应急观测任务集合 步骤12 将 和 整合为一个观测任务集合;步骤13 按照设定的启发式规则,对整合后的观测任务集合中的任务进行排序;步骤14 按照排序,对所述整合后的观测任务集合中的任务一一进行调度,以确定是否将之加入到 中,直至所述整合后的观测任务集合中再无任务可加入 中,步骤15 输出下一时间周期T内的调度计划 在C * -驱动的重调度时刻点的调度算法如下:输入: —在本时间周期T内且晚于C * -驱动调度时刻点t的调度计划; —在调度时刻点t之前已到达且未调度的应急观测任务集合;输出: —在时间t时已修订的调度计划,具体步骤如下:步骤21 根据观测时间窗口处于时间t到下一个T-驱动调度时刻点这一时间区间内的条件,从任务集合 中选取应急观测任务,生成新的任务集合 步骤22 根据设定的启发式规则,对 中的应急观测任务进行排序;步骤23 按照新的任务次序,一一选取 中的应急观测任务并对 进行修订,直至 中再无应急观测任务可加入 中,步骤24 输出已修订的调度计划