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专利名称：一种面向随遇接入的测控事件分配方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410949897.6

专利申请（专利权）人：中国西安卫星测控中心
权利人地址：陕西省西安市新城区咸宁东路462号

专利发明（设计）人：潘艳辉,李卫平,郭文明,林海晨,李肖瑛,魏小莹,张雷,张炎

专利摘要：本发明提供了一种面向随遇接入的测控事件分配方法，首先根据在轨卫星的测控任务信息生成测控事件集合，其次根据测控设备与测控事件的匹配规则确定测控设备执行事件的代价，最后根据测控事件总体需求确定测控事件分配的目标，建立测控事件分配模型；本发明方法能够根据测控事件分配目标建立相应的事件分配模型，提高了测控事件分配模型的适用性和灵活性，从而有利于提高后续在轨大数量卫星管理效率与测控设备利用率。

主权利要求：
1.一种面向随遇接入的测控事件分配方法，包括m颗在轨卫星，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：根据m颗在轨卫星的测控任务信息生成测控事件集合，具体的：对于m颗在轨卫星，取任意一颗卫星的测控任务信息，对任意一颗卫星的测控任务信息进行拆分，生成p个测控事件；
步骤二：根据测控设备与测控事件的匹配规则确定测控设备执行事件的代价，具体的：
对于k个测控设备，取任意一个测控设备的信息，对于任意一颗卫星的任意一个测控事件，根据卫星轨道与测控设备的信息确定卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集，对确定卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集，根据卫星优先级、事件优先级、事件起始时间、事件结束时间设置各测控设备执行事件的代价；
步骤三：根据测控事件总体需求确定测控事件分配的目标，具体的：包括以测控设备利用率为优化目标或以测控事件完成率为优化目标确定测控事件分配的目标；
步骤四：根据步骤三建立测控事件分配模型，包括以下两种测控事件分配模型：
以最小执行事件的代价为目标的测控事件分配模型：
其中，
Priceij为卫星i的事件j执行的代价，1≤i≤m，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，m为m颗在轨卫星，p为p个测控事件，该测控事件分配模型用于以最小执行事件的代价为目标的测控事件分配模型；
以测控事件最大事件完成率为目标的测控事件分配模型：
，其中，
TTCEvtij为任意一个测控事件，卫星i的事件j执行的代价，1≤i≤k，1≤j≤ ，1≤ ≤ ；如果TTCEvtij分配测控设备成功则Rst（TTCEvtij）为1，否则为0；k为k个执行测控事件的测控设备，p为p个测控事件，该测控事件分配模型用于以测控事件最大事件完成率为目标的测控事件分配模型。
2.根据权利要求1所述的一种面向随遇接入的测控事件分配方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：对于m颗在轨卫星Satellite1、Satellite2、……、Satellitem，取任意一颗卫星Satellitei的测控信息Satellitei={IDi，Orbiti，TTMsni，Priorityi}，1≤i≤m，IDi为Satellitei的唯一标识，Orbiti为Satellitei的轨道信息，TTMsni为Satellitei的测控事件信息，Priorityi为Satellitei的优先级；对任意一颗卫星Satellitei的测控任务信息进行拆分，生成 个测控事件TTCEvti1、TTCEvti2、……、TTCEvtij，对于任意一个测控事件TTCEvtij={MIDij，timesij，timeeij，MPriorityij}，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，MIDij为测控事件标识，timesij为执行测控事件的起始时间，timeeij为执行测控事件的结束时间，MPriorityij为测控事件的优先级。
3.根据权利要求1所述的一种面向随遇接入的测控事件分配方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：对于k个测控设备Station1、Station2、……、Stationk，取任意一个测控设备Stationr的信息Stationr={SIDr，Beamr，Addressr }，1≤r≤k，SIDr为测控设备Stationr的标识，Beamr为测控设备Stationr的波束数，Addressr为测控设备Stationr的地理位置；m颗在轨卫星，对于任意一颗卫星Satellitei的任意一个测控事件TTCEvtij，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤i≤m，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，根据轨道Orbiti、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij获取卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集Stationij={Station1，Station2，……，Stationq}，1≤q≤k，并根据卫星优先级Priorityi、事件优先级MPriorityij、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij设置各测控设备执行事件的代价Priceij。
4.根据权利要求1所述的一种面向随遇接入的测控事件分配方法，其特征在于，所述步骤三，还包括以最高优先级事件的事件完成率为优化目标或其它优先级或最低优先级事件以设备利用率为优化目标确定测控事件分配的目标。
5.根据权利要求1所述的一种面向随遇接入的测控事件分配方法，其特征在于，所述步骤四，还包括根据两种测控事件分配模型求解得到任意一个测控事件具体使用的测控设备，得到具体测控事件的分配的测控设备。 说明书 : 一种面向随遇接入的测控事件分配方法技术领域[0001] 本发明涉及一种面向随遇接入的测控事件分配方法，属于航天器在轨管理控制技术领域。背景技术[0002] 随着航天技术的发展，我国发射卫星数量逐年增加，尤其是低成本批量化卫星生产能力的提高，未来在轨卫星数量将呈大规模趋势发展，这将带来卫星测控事件量的激增。为适应未来大数量卫星在轨管理需求的转变，提出了随遇接入方式进行在轨卫星管理。[0003] 目前，在随遇接入模式下，现有技术不再针对每颗卫星分配固定数量的测控弧段，因此，在轨卫星管理中心根据测控资源管理中心推送测控跟踪计划进行测控事件分配的方法存在制约测控设备利用率问题，难以适应大数量卫星在轨管理事件需求。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种面向随遇接入的测控事件分配方法，本发明的方法能够根据测控事件分配目标建立相应的事件分配模型，提高了测控事件分配模型的适用性和灵活性，从而有利于提高后续在轨大数量卫星管理效率与测控设备利用率。[0005] 为到达上述目的，本发明采用的技术方案是：一种面向随遇接入的测控事件分配方法，包括m颗在轨卫星，该方法包括以下步骤：[0006] 步骤一：根据m颗在轨卫星的测控任务信息生成测控事件集合，具体的：对于m颗在轨卫星，取任意一颗卫星的测控任务信息，对任意一颗卫星的测控任务信息进行拆分，生成p个测控事件；[0007] 步骤二：根据测控设备与测控事件的匹配规则确定测控设备执行事件的代价，具体的：对于k个测控设备，取任意一个测控设备的信息，对于任意一颗卫星的任意一个测控事件，根据卫星轨道与测控设备的信息确定卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集，对确定卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集，根据卫星优先级、事件优先级、事件起始时间、事件结束时间设置各测控设备执行事件的代价；[0008] 步骤三：根据测控事件总体需求确定测控事件分配的目标，具体的：包括以测控设备利用率为优化目标或以测控事件完成率为优化目标确定测控事件分配的目标；[0009] 步骤四：根据步骤三建立测控事件分配模型，包括以下两种测控事件分配模型：[0010] 以最小执行事件的代价为目标的测控事件分配模型：其中，Priceij为卫星i的事件j执行的代价，1≤i≤m，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，m为m颗在轨卫星，p为p个测控事件，该测控事件分配模型用于以最小执行事件的代价为目标的测控事件分配模型；[0011] 以 测 控 事 件 最 大 事 件 完 成 率 为 目 标 的 测 控 事 件 分 配 模 型 ：，其中，TTCEvtij为任意一个测控事件，卫星i的事件j执行的代价，1≤i≤k，1≤j≤ ，1≤ ≤ ；如果TTCEvtij分配测控设备成功则Rst（TTCEvtij）为1，否则为0；k为k个执行测控事件的测控设备，p为p个测控事件，该测控事件分配模型用于以测控事件最大事件完成率为目标的测控事件分配模型。[0012] 上述的技术方案中，所述步骤一具体包括：对于m颗在轨卫星Satellite1、Satellite2、……、Satellitem，取任意一颗卫星Satellitei的测控信息Satellitei={IDi，Orbiti，TTMsni，Priorityi}，1≤i≤m，IDi为Satellitei的唯一标识，Orbiti为Satellitei的轨道信息，TTMsni为Satellitei的测控事件信息，Priorityi为Satellitei的优先级；对任意一颗卫星Satellitei的测控任务信息进行拆分，生成 个测控事件TTCEvti1、TTCEvti2、……、TTCEvtij，对于任意一个测控事件TTCEvtij={MIDij，timesij，timeeij，MPriorityij}，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，MIDij为测控事件标识，timesij为执行测控事件的起始时间，timeeij为执行测控事件的结束时间，MPriorityij为测控事件的优先级。[0013] 上述的技术方案中，所述步骤二具体包括：对于k个测控设备Station1、Station2、……、Stationk，取任意一个测控设备Stationr的信息Stationr={SIDr，Beamr，Addressr}，1≤r≤k，SIDr为测控设备Stationr的标识，Beamr为测控设备Stationr的波束数，Addressr为测控设备Stationr的地理位置；m颗在轨卫星，对于任意一颗卫星Satellitei的任意一个测控事件TTCEvtij，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤i≤m，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，根据轨道Orbiti、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij获取卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集Stationij={Station1，Station2，……，Stationq}，1≤q≤k，并根据卫星优先级Priorityi、事件优先级MPriorityij、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij设置各测控设备执行事件的代价Priceij。[0014] 上述的技术方案中，所述步骤三，还包括以最高优先级事件的事件完成率为优化目标或其它优先级或最低优先级事件以设备利用率为优化目标确定测控事件分配的目标。[0015] 上述的技术方案中，所述步骤四，还包括根据两种测控事件分配模型求解得到任意一个测控事件具体使用的测控设备，得到具体测控事件的分配的测控设备。[0016] 本发明的有益效果是：改进了依据测控设备跟踪计划进行测控事件分配的模式，特别是能够根据测控事件分配目标建立相应的事件分配模型，提高了测控事件分配模型的适用性和灵活性，从而有利于提高后续在轨大数量卫星管理效率与测控设备利用率。附图说明[0017] 图1是本发明的方法流程框图；[0018] 图2是本发明应用案例示意图；[0019] 图3至图10是本发明应用案例的具体事件代价图；[0020] 图11是本发明应用案例具体分配结果图。具体实施方式[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不限于下述实施例。[0022] 本发明提供的一种面向随遇接入的测控事件分配方法，如图1所示，具体实施例的方法步骤如下：[0023] 步骤一：根据m颗在轨卫星的测控任务信息生成测控事件集合，具体的：对于m颗在轨卫星，取任意一颗卫星的测控任务信息，对任意一颗卫星的测控任务信息进行拆分，生成p个测控事件；[0024] 步骤二：根据测控设备与测控事件的匹配规则确定测控设备执行事件的代价，具体的：对于k个测控设备，取任意一个测控设备的信息，对于任意一颗卫星的任意一个测控事件，根据卫星轨道与测控设备的信息确定卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集，对确定卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集，根据卫星优先级、事件优先级、事件起始时间、事件结束时间设置各测控设备执行事件的代价；[0025] 步骤三：根据测控事件总体需求确定测控事件分配的目标，具体的：包括以测控设备利用率为优化目标或以测控事件完成率为优化目标确定测控事件分配的目标；[0026] 步骤四：根据步骤三建立测控事件分配模型，包括以下两种测控事件分配模型：[0027] 以最小执行事件的代价为目标的测控事件分配模型：中，Priceij为卫星i的事件j执行的代价，1≤i≤m，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，m为m颗在轨卫星，p为p个测控事件，该测控事件分配模型用于以最小执行事件的代价为目标的测控事件分配模型；[0028] 以 测 控 事 件 最 大 事 件 完 成 率 为 目 标 的 测 控 事 件 分 配 模 型 ：，其中，TTCEvtij为任意一个测控事件，卫星i的事件j执行的代价，1≤i≤k，1≤j≤ ，1≤ ≤ ；如果TTCEvtij分配测控设备成功则Rst（TTCEvtij）为1，否则为0；k为k个执行测控事件的测控设备，p为p个测控事件，该测控事件分配模型用于以测控事件最大事件完成率为目标的测控事件分配模型。[0029] 上述的技术方案中，所述步骤一具体包括：对于m颗在轨卫星Satellite1、Satellite2、……、Satellitem，取任意一颗卫星Satellitei的测控信息Satellitei={IDi，Orbiti，TTMsni，Priorityi}，1≤i≤m，IDi为Satellitei的唯一标识，Orbiti为Satellitei的轨道信息，TTMsni为Satellitei的测控事件信息，Priorityi为Satellitei的优先级；对任意一颗卫星Satellitei的测控任务信息进行拆分，生成 个测控事件TTCEvti1、TTCEvti2、……、TTCEvtij，对于任意一个测控事件TTCEvtij={MIDij，timesij，timeeij，MPriorityij}，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，MIDij为测控事件标识，timesij为执行测控事件的起始时间，timeeij为执行测控事件的结束时间，MPriorityij为测控事件的优先级。[0030] 上述的技术方案中，所述步骤二具体包括：对于k个测控设备Station1、Station2、……、Stationk，取任意一个测控设备Stationr的信息Stationr={SIDr，Beamr，Addressr}，1≤r≤k，SIDr为测控设备Stationr的标识，Beamr为测控设备Stationr的波束数，Addressr为测控设备Stationr的地理位置；m颗在轨卫星，对于任意一颗卫星Satellitei的任意一个测控事件TTCEvtij，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤i≤m，1≤j≤ ，1≤ ≤ ，根据轨道Orbiti、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij获取卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集Stationij={Station1，Station2，……，Stationq}，1≤q≤k，并根据卫星优先级Priorityi、事件优先级MPriorityij、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij设置各测控设备执行事件的代价Priceij。[0031] 上述的技术方案中，所述步骤三，还包括以最高优先级事件的事件完成率为优化目标或其它优先级或最低优先级事件以设备利用率为优化目标确定测控事件分配的目标。[0032] 上述的技术方案中，所述步骤四，还包括根据两种测控事件分配模型求解得到任意一个测控事件具体使用的测控设备，得到具体测控事件的分配的测控设备。[0033] 在一种具体的实施方式中，如图2所示，针对16颗在轨卫星和8个测控设备情况下：步骤一：对于16颗在轨卫星Satellite1、Satellite2、……、Satellite16，分别获取每一颗卫星的测控信息Satellitei={IDi，Orbiti，TTMsni，Priorityi}，1≤i≤m，IDi为Satellitei的唯一标识，Orbiti为Satellitei的轨道信息，TTMsni为Satellitei的测控事件信息，Priorityi为Satellitei的优先级。[0034] 对任意一颗卫星Satellitei有8个测控事件TTCEvti1、TTCEvti2、……、TTCEvti8，对于任意一个测控事件TTCEvtij={MIDij，timesij，timeeij，MPriorityij}，卫星i的事件j执行的代价，p为p个测控事件，1≤j≤p，MIDij为测控事件标识，timesij为执行测控子事件的起始时间，timeeij为执行测控子事件的结束时间，MPriorityij为测控子事件的优先级。[0035] 步骤二：假设共有8个测控设备Station1、Station2、……、Station8，取得任意一个测控设备Stationr的信息Stationr={SIDr，Beamr，Addressr}，1≤r≤8，其中，SIDr为测控设备Stationr的标识，Beamr为测控设备Stationr的波束数，Addressr为测控设备Stationr的地理位置。16颗在轨卫星，对于任意一颗卫星Satellitei的任意一个测控事件TTCEvtij，1≤i≤16，1≤j≤p，根据轨道Orbiti、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij获取卫星轨道覆盖范围内的测控设备子集Stationij={Station1，Station2，……，Stationq}，1≤q≤8，并根据卫星优先级Priorityi、事件优先级MPriorityij、事件起始时间timesij、事件结束时间timeeij设置各测控设备执行事件的代价Priceij。[0036] 步骤三：根据测控事件总体需求确定测控事件分配的目标，具体的过程如下：如图3所示，其中，测控设备Station2、Station3、Station4、Station7可完成测控事件TTCEvti1，其中，测控设备Station3完成测控事件TTCEvti1的代价为0.3，测控设备Station2、Station4、Station7完成测控事件TTCEvti1的代价均为0.1；[0037] 如图4所示，测控设备Station2、Station3、Station4、Station5可完成测控事件TTCEvti2，其中，测控设备Station2完成测控事件TTCEvti2的代价为0.3，测控设备Station3、Station4、Station5完成测控事件TTCEvti2的代价均为0.1；[0038] 如图5所示，测控设备Station1、Station2、Station3、Station7可完成测控事件TTCEvti3，其中，测控设备Station2完成测控事件TTCEvti3的代价为0.2，测控设备Station1、Station3、Station7完成测控事件TTCEvti3的代价均为0.1；[0039] 如图6所示，测控设备Station3、Station4、Station5、Station7可完成测控事件TTCEvti4，测控设备Station3完成测控事件TTCEvti4的代价为0.3，测控设备Station4完成测控事件TTCEvti4的代价为0.1，测控设备Station7完成测控事件TTCEvti4的代价为0.1，测控设备Station5完成测控事件TTCEvti4的代价为0.6；[0040] 如图7所示，测控设备Station2、Station3、Station5、Station7可完成测控事件TTCEvti5，测控设备Station5完成测控事件TTCEvti5的代价为0.8，测控设备Station3、Station5、Station7完成测控事件TTCEvti5的代价均为0.1；[0041] 如图8所示，测控设备Station2、Station5、Station6可完成测控事件TTCEvti6，测控设备Station2、Station5完成测控事件TTCEvti6的代价均为0.3，测控设备Station6完成测控事件TTCEvti6的代价为0.1；[0042] 如图9所示，测控设备Station4、Station5、Station7可完成测控事件TTCEvti7，测控设备Station4、Station5、Station7完成测控事件TTCEvti7的代价均为0.1；[0043] 如图10所示，测控设备Station2、Station3、Station8可完成测控事件TTCEvti8，测控设备Station2完成测控事件TTCEvti8的代价为0.3，测控设备Station3、Station8完成测控事件TTCEvti8的代价均为0.1。[0044] 步骤四：以最小执行 事件的代价为目标的测控事件分配 模型：根据目标函数求解结果得到各事件具体使用的测控设备，完成各测控事件总代价为0.8，如图11所示，得到具体测控事件的分配的测控设备。[0045] 上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

专利地区：陕西

专利申请日期：2024-07-16

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118504936B