(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211110746.9 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 北京空间飞行器总体设计 部 地址 100094 北京市海淀区友谊路104 号 (72)发明人 余晟　汪路元　王铎　牛嘉祥　 朱剑冰　吕泽竞　周凡卉　周波　 詹盼盼　李承昊　卢京　 (74)专利代理 机构 工业和信息化部电子专利中 心 11010 专利代理师 田卫平 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/10(2012.01) (54)发明名称 一种基于约束合同网的多星自主任务规划 方法 (57)摘要 本发明提出了一种基于约束合同网的多星 自主任务规划方法， 通过引 入Agent(智能体)和 Multi‑Agent系统(MAS)理论可以解决在多颗卫 星构成的卫星系统联合进行自主任务规划的问 题。 包括： 主 导卫星接收观测任务， 并从从属卫星 中筛选出可执行所述观测任务的候选卫星； 采用 合同网协商方式从可执行所述观测任务的候选 卫星中选为合同者； 被选为合同者的从属卫星在 任务执行时间将要到来之前， 启动任务执行准 备， 在准备完成后执行合同任务， 并将有关执行 结果的信息反馈给主导卫星， 主导卫星发送任务 完成的通知， 宣告 任务结束。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115545413 A 2022.12.30 CN 115545413 A 1.一种基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 包括： 主导卫星接收观 测任务， 并从从属 卫星中筛选出可执行所述观测任务的候选卫星； 采用合同网协商方式从 可执行所述观测任务的候选卫星中选为合同者； 被选为合同者的从属卫星在任务执行时间 将要到来之前， 启动任务执行准备， 在准备完成后执行合同任务， 并将有关执行结果的信息 反馈给主导 卫星， 主导 卫星发送任务完成的通知， 宣告任务结束。 2.如权利要求1所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所述观 测任务来源为地面上注的任务， 或是主导卫星自主生成的任务， 或是其他卫星产生并发送 过来的任务。 3.如权利要求1或2所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所 述观测任务包含： Task＝<目标位置、 观测时间窗口起点、 观测时间窗口终点、 载荷类型、 分 辨率要求、 任务优先级。 4.如权利要求1或2所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所 述主导卫星根据所述观测任务的属性和每个从属卫星的轨道信息进行预筛选， 将通过预筛 选的从属卫星加入候选卫星集 合， 对于没有通过检查的卫星， 主导 卫星反馈任务执 行失败。 5.如权利要求4所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所述预 筛选的规则包括： 通信能力满足性检查： 在 【当前时间， 观测时间窗口起点】 的时间窗口内， 从属卫星是否 具备与主导 卫星进行星间通信的能力； 成像能力满足性检查： 在 【观测时间窗口起点， 观测时间窗口终点】 的时间窗口内， 从属 卫星是否具 备对目标位置进行成像观测的能力； 载荷能力满足性检查， 从属卫星可以对目标位置进行成像观测的载荷， 是否满足载荷 类型和载荷分辨 率的要求。 6.如权利要求1或2或3或4所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在 于， 所述合同网由若干个节点组成， 分为以下三类： 招标方， 为主导 卫星， 负责把目前应该完成任务分配给其它结点； 投标者， 为 候选卫星集 合里的从属卫星， 是闲置结点， 具有完成一定任务的能力； 合同者， 为负责观测任务执 行的从属卫星， 是中标的投标者， 拥有必须完成的任务。 7.如权利要求6所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所述合 同网协商包括以下步骤： A)观测任务发布： 主导卫星接收观测任务后， 在与相关投标者的可用的通信窗口内， 将 任务发布给从属卫星， 并将投标的截止日期以及完成任务的约束信息传递给从属卫星； B)任务投标： 从属卫星接收到观测任务后， 根据自身情况以及任务的约束条件做出相 关的投标决策， 主 要有三种： 拒绝、 不理解以及投标； C)任务中标评估： 主导卫星接收到全部投标结果或者投标截止期到期之后， 根据预定 的评标策略对投标方案进 行评估， 选定最佳投标方案后， 给相应的投标者 发出中标通知， 给 其它投标者发出拒绝 通知； D)任务合同签订： 中标的投标者接收到中标通知后， 将任务正式加入到其合同任务集 中， 并回复确认信息， 双方合同成立， 主导卫星收到确认信息后， 将任务标记 为合同任务， 等 待执行结果信息反馈 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115545413 A 28.如权利要求7所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所述将 任务发布给从属卫星， 采用三元组描述： <AID,Task,DL>， 其中AID是招标方的标志符， Task 是招标的任务， 包 含有关任务的需求以及完成任务的约束条件集 合， DL是投标的截止日期。 9.如权利要求7或8所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 所 述任务投标 具体为： 如果投标， 那么投标信息必须是诚实的， 采用三元组描述<bidder,Plan,Cost>， 其中 bidder为投标卫星的标志符， Plan为投标卫星对任务的调度方案； 所述调度方案采用七元 组表示： Plan＝<成像载荷类型、 成像载荷分辨率、 开始成像时间、 结束成像时间、 开始数传 时间、 结束数传时间、 数传站编号>， Cost为投标者完成任务所付出的成本 。 10.如权利要求7或8所述的基于约束合同网的多星自主任务规划方法， 其特征在于， 采 用回溯算法进行任务动态调度， 具体步骤如下： Step1:从属卫星获取自身已规划的任务集PlanS＝{P1,P2,…,Pi,…,PN}， 待规划的任务 为P’； Step2:判断本卫星上的时间窗集合TW中是否存在时间窗TWj＝(wsj,wej)可以插入任务 P’， 其中， wsj和wej分别指时间窗口的起始时间和结束时间； 如果存在， 则直接将P ’插入TWj， 跳转Step5， 否则进入Step3； Step3:对于无法直接插入的任务P ’， 计算任务P ’时间窗冲突和存储冲突集合， 假设对 发生了冲突的已规划任务进行替换， 则判断替换出的冲突中的冲突任务在其他时间窗是否 存在空闲时间段可以插入， 如果存在， 假设成立并将冲突任务插入空闲时间段， 跳转Step5， 否则假设不成立， 跳转Step4； Step4:对于上述两种方法无法实现任务插入时， 则查找冲突集合， 是否存在优先级比 P’小的任务Pi， 如果存在Pi， 则删除Pi并将Pi设置成为待规划的任务， 在已规划任务中增加 P’， 跳转Step2， 否则插 入任务失败， 算法结束； Step5:完成插 入任务的规划， 生成新 规划任务 集， 算法结束。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115545413 A 3