1.一种面向多类型卫星的应急观测任务调度方法,其特征在于,包括:步骤1、定义变量及假设条件,构建卫星类型匹配模型及卫星转换时间模型;所述卫星类型匹配模型,基于不同类型卫星对于应急观测任务的优选级,将应急观测任务匹配至卫星并计算收益;所述卫星转换时间模型,用于计算敏捷卫星上相邻任务间的转换时间;所述变量包括:任务集 ,对于第 个任务 的持续时间为 、观测收益为 ; 表示任务集 中任务的总数;卫星集 , 表示卫星集 中卫星的总数;对于第 个卫星 对任务 进行观测的可见时间窗口集为 ,其中 代表相应第 个时间窗口,每个时间窗口的开始时间为 、结束时间为 ; 表示可见时间窗口集 中可见时间窗口的总数;每个任务的观测窗口 ;任务前后继关系变量 ,当且仅当任务 是 直接前驱任务时值为1,否则值为0;任务观测时间窗口的决策变量 ,当且仅当任务 在卫星 的时间窗口 内进行观测时值为1,否则值为0;任务 的观测窗口开始时间变量 ;任务 的观测窗口结束时间变量 ,具体公式为: ;相邻任务间卫星进行姿态调整的角度总和 ;相邻任务间的转换时间 ;所述假设条件包括:假设1、每颗观测卫星仅属于一种类型;假设2、所有的观测目标均为点目标,且一次观测就可覆盖整个目标区域;假设3、所有目标只需被观测一次;假设4、不考虑卫星能量以及存储容量的限制;假设5、不考虑云层遮挡、资源变更以及人为干扰因素;假设6、观测收益的变动仅由类型匹配的结果决定;所述卫星类型匹配模型包括:卫星类型集 ,其中, 表示第 个卫星类型, 表示卫星类型集 中卫星类型的总数;任务类型集 ,其中, 表示第 个任务类型, 表示任务类型集 中任务类型的总数;对于日常观测任务,其收益为固定值,取值范围为: ;对于应急观测任务,其收益的初始值为 ,基于优先级进行卫星类型匹配后,计算更新收益 ;所述卫星转换时间模型包括相邻任务间的转换时间 计算公式,具体为: ;其中, , , 和 分别表示不同转换角度的角速度; , , 和 分别表示与角速度相对应的常数项; ,表示敏捷卫星在滚动、俯仰及偏航三个方向上角度调整量的总和;步骤2、基于所述卫星类型匹配模型及所述卫星转换时间模型,构建混合整数规划模型,用于计算观测任务在多类型卫星之间进行协同调度的总收益;所述混合整数规划模型包括目标函数及约束条件:所述目标函数为观测任务的总收益最大化,具体公式为: ;所述约束条件包括:约束1、每个任务最多可被观测一次,具体公式为: ;约束2、时间窗口约束,每个任务的观测窗口 必须在可见时间窗口 内,具体公式为: ;约束3、相邻任务的时间间隔必须大于敏捷卫星用于姿态机动的转换时间,其中M为预设常数,具体公式为: ;约束4、任务观测时间窗口的决策变量 的取值范围具体为: ;约束5、相邻任务间卫星进行姿态调整的角度总和 的取值范围具体为: ;约束6、相邻任务间的转换时间 的取值范围具体为: ;步骤3、接收日常观测任务和/或应急观测任务;步骤4、将日常观测任务分配至卫星,将应急观测任务基于所述卫星类型匹配模型匹配至卫星;每个卫星迭代进行单星任务寻优规划,直至所有卫星达到结束条件;基于所述混合整数规划模型,迭代应急观测任务匹配方案寻优计算总收益,将总收益最大的各卫星任务列表作为调度方案。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,依据任务类型与卫星类型的适配程度设置所述优先级。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4包括:步骤41、将日常观测任务直接分配至卫星;将应急观测任务,基于所述卫星类型匹配模型,依概率匹配至卫星;步骤42、每个卫星迭代进行单星任务寻优规划,包括局部搜索过程及新解接受过程:所述局部搜索过程包括删除算子和插入算子,所述删除算子,用于从当前已安排的任务列表中移除部分任务;所述插入算子,用于将未安排的任务部分插入至任务列表中;所述新解接受过程,用于判断经局部搜索操作后的新解是否被接受,若新解的收益高于当前解,则接受,并开启新一轮迭代直至达到结束条件;否则,按照模拟退火的准则决定是否接受;步骤43、基于所述混合整数规划模型,计算总收益在迭代 次后是否增加:若是,则将当前解作为最优解,将最优解的各卫星任务列表作为调度方案;若否,则将没有被安排的任务重新进行步骤41。
4.一种采用如权利要求1~3中任一所述方法的面向多类型卫星的应急观测任务调度系统,其特征在于,包括数据接收模块、数据处理模块及结果生成模块:所述数据接收模块,用于接收日常观测任务和/或应急观测任务;所述数据处理模块,包括模型单元、匹配单元及规划单元;所述模型单元,用于存储卫星类型匹配模型、卫星转换时间模型及混合整数规划模型;所述卫星类型匹配模型,基于不同类型卫星对于应急观测任务的优选级,将应急观测任务匹配至卫星并计算收益;所述卫星转换时间模型,用于计算敏捷卫星上相邻任务间的转换时间;所述混合整数规划模型,用于计算观测任务在多类型卫星之间进行协同调度的总收益;所述匹配单元,用于将日常观测任务分配至卫星,将应急观测任务基于所述卫星类型匹配模型匹配至卫星;所述规划单元,用于将每个卫星迭代进行单星任务寻优规划,直至所有卫星达到结束条件,并基于所述混合整数规划模型,迭代应急观测任务匹配方案寻优计算总收益,将总收益最大的各卫星任务列表作为调度方案;所述结果生成模块,用于将调度方案外发。
5.一种面向多类型卫星的应急观测任务调度装置,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及数据,所述处理器用于调用所述存储器中的指令及数据,以执行如权利要求1~3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。