1.一种面向点群目标的卫星任务规划方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、对点目标任务,通过预处理合并,得到可合并目标任务集合;步骤2、基于所述可合并目标任务集合,通过延长卫星观测条带的方式确定任务合成方案,得到决策任务集合;步骤3、基于所述决策任务集合,通过卫星任务规划模型求最优解的方式,得到最终卫星调度方案,所述卫星任务规划模型的决策因素包括条带延长比例;所述步骤3中卫星任务规划模型求最优解的具体方法为:步骤a、初始化算法参数,通过局部最优计算,输出初始收益值及初始解:首先将决策任务集合划分为各个卫星的待分配任务集合;然后对于每颗卫星进行单星任务调度;最后令当前最优值为初始收益值、当前最优解为初始解;步骤b、初始化所有算子的权重,令任务分配的调用标记为假;步骤c、将每颗卫星的当前观测序列作为该卫星待调度任务集合,重新进行邻域搜索,通过破坏算子生成新解,并将对应的任务存入所在卫星的待分配任务列表,若此时调用标记为真,则执行步骤d,否则执行步骤e;步骤d、定义待分配任务集合为各个卫星当前待分配任务的并集,并通过分配算子将任务分配至不同卫星,更新分配算子的分数,同时令调用标记为假;步骤e、根据待分配任务集合,对各个卫星的调度方案进行修复,即选择插入算子将任务插入至调度方案中,输出新解;若新解收益值优于当前最优解,则更新最优解,执行步骤f;否则重复步骤e,直至产生最优解或达到迭代阈值,若达到迭代阈值,令调用标记为真;步骤f、输入步骤e的结果,更新各个算子库中的算子得分,然后根据算子分数,更新算子的选择概率;步骤g、若达到终止条件,则输出历史最优解即最终卫星调度方案,规划结束,否则返回步骤c。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1的预处理方法是:步骤A、输入所有点目标任务,筛除缺省的点目标任务,输出点目标任务集合;步骤B、根据不同卫星的时间窗,分别设置空的可合并目标任务集合;步骤C、以点目标任务集合中某一点目标任务为基准,遍历其余点目标任务进行比对,将符合合并条件的点目标任务加入对应的可合并目标任务集合;步骤D、对点目标任务集合中其余点目标任务执行步骤C,输出预处理后的可合并目标任务集合。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2中延长卫星观测条带的具体方法是:步骤1)、输入可合并目标集合,按照卫星进行划分,输出每颗卫星对应的点目标任务集合,再按照轨道进行细分,输出每颗卫星不同轨道下的点目标任务集合,并按时间窗早晚顺序排序;步骤2)、基于每颗卫星不同轨道下的点目标任务集合,由决策变量逐个确定条带的延长比例,更新条带后得到进阶条带;步骤3)、基于进阶条带,根据卫星轨道方向判定进阶条带的延长方向,得到进阶条带四个端点的经纬度;步骤4)、输入点目标的经纬度,验证进阶条带是否覆盖点目标:若进阶条带覆盖点目标则确定任务合成方案;若进阶条带未覆盖点目标则更新决策变量,执行步骤2)。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤2)中的决策变量包括:成像执行时机、数传执行时机及条带延长比例;成像执行时机确定卫星成像任务的开始时间;数传执行时机确定卫星数据传送任务的开始时间;条带延长比例确定方案中条带长度及条带的执行时间。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3中的任务规划模型还包括典型约束:约束1、执行唯一性约束,是指对于任一决策任务,最多选择一个成像执行时机和一个数传执行时机;约束2、任务时序逻辑约束,是指对于任一决策任务,任务数传开始时间不能早于成像开始时间;约束3、星上转换时间约束,包括星上成像任务间转换时间的约束、成像任务与数传任务间转换时间的约束;约束4、地面站转换时间约束,是指卫星对地面站的数传任务转换时间约束;约束5、星载资源约束,包括电量约束及固存约束:电量约束是指任一执行任务总耗电量不能超过所在卫星、所在单轨的电量阈值;固存约束是指任一时刻已成像且未数传任务的固存占用总量不能超过星载固存的阈值。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤b中的算子包括分配算子、破坏算子和修复算子。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述分配算子的具体方式包括以下方式的一种或其任意组合:分配算子1、随机分配,是指将任务随机分配至某颗卫星;分配算子2、冲突分配,是指将任务分配至卫星调度方案内任务与该任务时间窗重叠总时间最短的卫星上;分配算子3、最长时间窗分配,是指将任务分配至具有该任务最长时间窗的卫星上;分配算子4、最大可能合并分配,是指将任务分配至卫星调度方案内具有最多可与该任务进行合并任务的卫星上;分配算子5、经验分配,是指将任务分配至历史调度过程中分配到对应卫星所取得平均收益最高的卫星上;所述破坏算子的具体方式包括以下方式的一种或其任意组合:破坏算子1、随机删除n个任务;破坏算子2、将任务按优先级升序排序,删除前n个任务;破坏算子3、将可合并集合中的任务,按数量进行降序排序,删除前n个任务;破坏算子4、将任务按任务时间窗的冲突度大小降序排序,删除前n个任务;所述修复算子的具体方式包括以下方式的一种或其任意组合:修复算子1、按优先级顺序降序排序,选择n个任务插入调度方案;修复算子2、按时间窗数目升序排序,选择n个任务插入调度方案;修复算子3、将时间窗冲突度最小的任务逐个插入调度方案。
8.一种面向点群目标的卫星任务规划系统,其特征在于,包括任务接收模块、任务处理模块和方案生成模块:所述任务接收模块用于接收点目标任务,发送至任务处理模块;所述任务处理模块用于根据权利要求1~7中任一所述的方法对点目标任务进行操作,包括任务预处理单元、任务合成单元和任务规划单元:所述任务预处理单元接收点目标任务,通过预处理合并,输出可合并目标任务集合;所述任务合成单元接收可合并目标任务集合,通过延长卫星观测条带的方式确定任务合成方案,输出决策任务集合;所述任务规划单元接收决策任务集合,通过设计卫星任务规划模型求最优解的方式,输出最终卫星调度方案;所述方案生成模块用于输出最终卫星调度方案。
9.一种面向点群目标的卫星任务规划装置,其特征在于,包括处理器、存储器及总线,所述存储器存储可由处理器读取的指令,所述处理器用于调用所述存储器中的指令,以执行如权利要求1~7中任一所述的方法,所述总线连接各功能部件之间传送信息。