一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法及系统

1.一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取非时敏移动目标任务集以及参与规划的卫星集及状态参数；步骤2：将所述非时敏移动目标任务集上注给分配主星，同时将所述非时敏移动目标任务集共享给卫星集中的各子星，所述分配主星是指过境时刻最长的卫星，所述子星是指其他即将过境的非主星的卫星；步骤3：各子星根据自身状态与轨道信息对各任务可见窗口进行计算得到每个卫星对各任务的可见窗口，并将可见窗口计算结果反馈给分配主星；步骤4：分配主星根据各子星反馈的每个卫星对各任务的可见窗口计算结果对多星任务进行分配。 2.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，步骤4中分配主星根据各子星反馈的可见窗口计算结果对多星任务进行分配的方法是构建面向非时敏移动目标跟踪的多星协同任务分配模型，对所述多星协同任务分配模型进行求解，得到多星协同的任务分配方案。 3.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述多星协同任务分配模型为：Ω j ＝{tsk i |x ij ＝1}    (4)其中，n sat 表示待分配卫星数目，n tsk 表示待分配任务数目，Φ(·)表示卫星j的调度函数，返回调度收益，S j 表示卫星j分配前的状态属性，Ω j 表示卫星j分配的任务集合，C j 表示卫星j的约束集合，Ψ j 表示卫星j的优化目标；x ij 为0-1决策变量，1表示第i个任务tsk i 分配给卫星j；v ij 表示0-1参数，1表示任务i与卫星j存在可见窗口，0表示任务i与卫星j不存在可见窗口； 表示任务成像载荷要求，0为光学，1为SAR； 表示卫星载荷类型，0为光学，1为SAR； 任务i成像模式要求，不同工作模式对应不同幅宽； 表示卫星j工作模式集合。 4.根据权利要求3所述的分配方法，其特征在于，对所述多星协同任务分配模型进行求解的方法是：步骤4.1：从每个卫星对各任务可见窗口的计算结果中通过约束筛选出每个任务可分配的卫星集合；步骤4.3：依次对每个任务可分配的卫星集合中使用分配规则来选出最优的卫星分配给该任务。 5.根据权利要求4所述的分配方法，其特征在于，所述分配规则是基于GEP的多星分配规则演化方法得到，具体为：步骤4.3.1：随机生成初始种群，所述初始种群中包含n pop 条染色体，每条染色体包含了若干个编码基因，每个编码基因由一个头部与尾部构成，头部第一个编码必须为函数集，头部中其它编码位可以为函数集或者终点集，尾部必须为终点集；步骤4.3.2：对种群中所有的染色体个体进行适应度评估；步骤4.3.3：对种群进行个体选择、交叉、变异形成新的种群；步骤4.3.4：在满足迭代次数后选出适应度最大的个体作为最优分配规则输出。 6.根据权利要求5所述的分配方法，其特征在于，所述函数集为+、-、*、sin、cos、max、min，所述终点集为表征多星协同任务分配问题的特征向量FV ij ，1)TN j 表示卫星j上的分配任务占所有卫星分配任务总和的比例；2)RE j 卫星j剩余电量占比；Egy max 表示卫星最大电量， 表示卫星剩余电量；3)AP j 表示卫星j上分配任务优先级均值，归一化后表示为：pri max 表示最大的任务优先级；4)SP j 表示卫星j上分配任务的优先级标准差；归一化后表示为：5)AR j 表示卫星j上分配任务的优先级-成像时长比均值；归一化后为：6)SR j 表示卫星j上分配任务的优先级-成像时长比标准差；7)AO j 表示卫星j上分配任务的过顶时刻均值；归一化后为：8)SO j 表示卫星j上分配任务过顶时刻标准差；采用相对规划周期T plan 进行归一化，得到归一化后的 9)WP i 表示待分配任务i的优先级；归一化后表示为： 10)WR i 表示待分配任务i优先级-成像时长；归一化后为：11)WO ij 表示卫星j执行待分配任务i过顶时刻；通过规划周期T plan 进行归一化，得到归一化后的 12)WL ij 表示卫星j执行待分配任务i可见窗口长度占比；WL ij ＝we ij -wb ij ；归一化后为： 13)WC ij 表示待分配任务i与卫星j待规划任务冲突度；WC ij ＝Cd ij ；归一化后为：14)WV ij 表示待分配任务i对应的可见窗中与卫星j上的其他分配任务可见时间窗的非重叠的时间段的长度；函数||·||表示集合中窗口段的长度和；归一化后为：15)AS ij 表示待分配任务i与卫星j上分配任务的观测斜率统计学均值；任务i与任务l的观测斜率sp il 可以定义为：归一化后为：16)SS ij 表示待分配任务i与卫星j上既分配任务观测斜率标准差；归一化后为： 7.根据权利要求6所述的分配方法，其特征在于，步骤4.3.2中对所述染色体个体进行适应度评估的方法是：步骤4.3.2.1:对染色体个体进行解码，得到分配规则树，将分配规则树转换为规则算术表达式；步骤4.3.2.2:对于训练生成的nsc个场景，使用规则算术表达式所表达的规则对每个场景的待分配任务进行分配；步骤4.3.2.3:对分配到一个卫星中的任务执行单星任务调度；步骤4.3.2.4:计算一个场景下按照规则算术表达式所表达的规则任务分配后所有卫星执行任务调度后的总收益；步骤4.3.2.5:直到得到n sc 个场景下任务调度后的总收益并求平均值，将所述平均值作为一个个体的适应度评估值。 8.根据权利要求6所述的分配方法，其特征在于，步骤4.3.3中的进行个体选择使用的是锦标赛排序方法，在构造新父代种群时，按种群规模的比例pro el 保留精英，从种群中随机抽取n tour 个个体，复制适应度最大的放入到新的父代中；交叉变异的算子分别为：单点交叉算子，据单点交叉概率p c1 判断是否需要选择交叉；双点交叉算子，根据双点交叉概率p c2 判断是否需要选择交叉；基因交叉算子，根据基因交叉概率p ge 判断是否需要选择交叉；变异算子分别为：单点变异算子根据单点变异概率p ms 判断是否需要变异，片段反转算子，是在染色体中随机选择一段编码片段进行反转，其根据片段反转概率p mi 判断是否需要变异；IS转座算子是从编码片段中随机选择一段片段插入到该染色体另一个基因的非第一位置，根据转座概率p is 进行；RIS转座算子从基因头部随机选择一段从函数集开始的片段，并将其插入到另一个基因的头部开始位置。 9.一种面向非时敏移动目标的多星协同任务分配系统，其特征在于，包括以下模块：信息获取模块：用于获取非时敏移动目标任务集以及参与规划的卫星集；信息上注模块：用于根据信息获取模块所获取的非时敏移动目标任务集上注给分配主星，同时将所述非时敏移动目标任务集共享给各子星，所述分配主星是指过境时刻最长的卫星，所述子星是指其他即将过境的非主星的卫星；任务可见窗口计算模块：用于卫星集中的各子星根据自身状态与轨道信息对任务集中的各任务可见窗口进行计算得到每个卫星对各任务的可见窗口，并将可见窗口计算结果反馈给分配主星；任务分配模块：用于分配主星根据各子星反馈的每个卫星对各任务的可见窗口计算结果对多星任务进行分配。