合肥工业大学;北京市遥感信息研究所靳鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉合肥工业大学;北京市遥感信息研究所申请的专利基于动态分布式架构的星群任务分配方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120785415B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511279404.3,技术领域涉及:H04B7/185;该发明授权基于动态分布式架构的星群任务分配方法是由靳鹏;程晨;胡笑旋;郑耀业;张景晖;马航;王鸿儒设计研发完成,并于2025-09-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于动态分布式架构的星群任务分配方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于动态分布式架构的星群任务分配方法,涉及卫星任务分配领域。本发明设计基于实时星间拓扑的动态分布式架构,灵活地选择分布式架构或者完全分布式架构,在此基础上设计任务分配策略,降低星群丧失功能风险,保证卫星星群高效执行场景任务。此外,设计基于启发式规则的任务预分配策略给出问题较优初始解,加快求解速度;以及设计了串并行激活的任务分配策略适应动态架构变化,提高卫星随机故障情况下的任务分配效益,有利于充分利用星群资源。
本发明授权基于动态分布式架构的星群任务分配方法在权利要求书中公布了:1.一种基于动态分布式架构的星群任务分配方法,其特征在于,所述动态分布式架构包括分布式架构和完全分布式架构;所述星群任务分配方法包括: S1、初始化星群的组织架构为分布式架构,并假设星群的卫星总数目为M,初始化主星集,从星集,故障星集;其中表示唯一主星,表示M-1个从星; S2、在当前运行时间pt,检测卫星通信状态以更新用于记录卫星两两之间通信状态的通信链路矩阵C;其中所述通信链路矩阵C中的唯二元素0和1分别代表通信正常、异常; S3、基于通信链路矩阵C,计算与主星直接通信的卫星个数count,若count=1,则转入S4;否则保持原有的分布式架构不变,转入S5; S4、若通信状态集合NC中的最大值为M-1,则将最大值对应的从星作为新的主星,更新,并从中删除,将星群的组织架构切换为新的分布式架构,转入S5;否则,判断不存在新的主星,令,更新及,将星群的组织架构切换为完全分布式架构,转入S5; S5、基于星群的当前组织架构,执行星群任务分配,生成当前最优的全局规划方案; S6、令pt=pt+1,并判断pt是否达到调度周期的结束时刻,若是,算法终止;否则,转入S2; 所述执行星群任务分配依次包括单星局部任务预分配和多星全局负载均衡与协调; 所述单星局部任务预分配包括: 初始化预设的启发式算子的权重;其中所述启发式算子包括随机分配、冲突最小分配、机会最大分配、卫星位置分配、最小成像质量最大中的任一项或者任几项的组合; 基于轮盘赌选择机制选择启发式算子,并基于单星局部模型的收益函数及约束生成预分配方案; 在当前运行时间任务分配完成后,基于得分更新用于下一运行时间的启发式算子的权重; 所述多星全局负载均衡与协调包括: 定义策略切换的量化边界条件,选择激活策略;其中所述激活策略包括串行激活策略以及并行激活策略; 基于星群全局模型的收益函数及约束,按照选择的激活策略进行星间协商,通过将高负载卫星的任务迁移至低负载卫星,生成当前最优的全局规划方案; 所述单星局部模型包括: 其中,式1代表单星进行局部任务规划时目标是收益最大化;max表示最大化函数;分别表示单星局部模型中观测的成像质量和观测收益的权重;表示待观测任务集合,共有n个任务,j表示任务在待观测任务集合中的索引位置;表示任务的相关信息,其中表示任务的观测收益,表示任务的观测持续时间;表示卫星在时刻对任务进行观测的成像质量,表示在第个可见时间窗上选择的观测时间窗的开始时间;表示任务在卫星上的第个可见时间窗进行观测,观测则取值为1,否则为0;表示任务在卫星上的可见时间窗集合,表示卫星在调度周期内的轨道圈次数,表示任务在卫星上的第个可见时间窗,和分别表示该可见时间窗的开始时间和结束时间; 式2代表可见性要求,任务的执行时间窗必须在可见时间窗内;表示任务在卫星上的实际观测时间窗,表示观测时间窗的开始时间; 式3代表同一卫星连续观测两个任务要满足转换时间要求;u、v分别表示任务、任务在待观测任务集合中的索引位置;表示任务在卫星上的第个可见时间窗进行观测,观测则取值为1,否则为0;表示任务在卫星上的第个可见时间窗进行观测,观测则取值为1,否则为0;、分别表示任务、任务的观测持续时间;、分别表示任务、任务在卫星上的实际观测时间窗;分别表示观测时间窗、观测时间窗的开始时间;表示卫星连续观测任务的转换时间; 式4代表任务的成像质量约束,表示一个任务要满足成像质量要求;表示满足要求的任务的最低成像质量水平;表示任务所能达到的最高成像质量水平; 式5代表唯一性约束,即在一颗卫星上,一个任务最多被观测一次。
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