基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法和装置

本发明涉及任务规划调度领域，特别涉及一种基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法和装置。

背景技术：

1、近年来，随着航天科技的不断进步，卫星发射成本越来越低，越来越多的政 府部门、企业等卫星管控机构发射自己的对地成像观测卫星或者星座，在太空形 成了大规模异构星群。本发明的大规模异构星群考虑了商业竞争关系，为了便于 理解问题，对卫星管控机构和大规模异构星群定义如下：

2、定义1：卫星管控机构（satellite management organization），指有权利使用 和管理卫星系统的营利性机构，能独立运营接收对地成像观测任务。

3、定义2：大规模异构星群（large-scale heterogeneous satellite cluster），指由不同卫星管控机构管理的对地成像观测卫星集合。“异构”包含两个概念：一是卫星管控机构不同，包括民用卫星管控机构和商用卫星管控机构；二是卫星载荷不同，例如 sar、可见光、红外等。

4、在信息时代，观测任务呈现出规模庞大、涵盖范围广且需求多样化的特征，这对天基资源的高效利用提出了更高挑战，并且各卫星管控机构均 以自身商业利益为导向，所以大规模异构星群的协同任务规划还需兼顾个体收益和整体利益。因此，构建高效、稳定的协同任务规划机制，实现大规模异构星群资源的有效整合与优化配置是提升天基信息支援能力的关键，具有重要的战略意义。

5、现阶段，大规模异构星群协同合作还面临以下问题：1）集中式方法在处理跨星座协同问题时，由于缺乏对各星座收益关系的系统性考虑，难以充分发挥资源的综合效益。现有协同合作一般不考虑多卫星管控机构，为此多采用集中式方法解决，但集中式方法很难兼顾个体与整体收益，尤其是以商业收益为导向的卫星管控机构。2）异构卫星资源的属性差异显著，且各管控机构以自身利益为导向，模型更为复杂，现有模型和算法效率有待提高。异构星群协同合作优化目标不仅需要整体收益最大化，还需要卫星管控机构收益不受损失，传统模型求解质量较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法、装置、存储介质以及电子设备，主要目的在于解决目前存在异构星群收益分配不合理的问题。

2、为解决上述问题，本申请提供一种基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法，包括：

3、针对目标异构星群，基于预设卫星管控机构分组约束条件，以最大化所述目标异构星群的整体收益为目标，构建以卫星管控机构为参与主体的合作博弈模型；

4、基于预设任务分配约束条件，构建用于求解所述合作博弈模型的联盟函数；

5、对管控所述目标异构星群的卫星管控机构进行分组，得到多个初始联盟；

6、基于所述联盟函数采用基于剩余分配密度的启发式方法和基于核的求解方法对所述合作博弈模型进行求解，得到针对各所述初始联盟进行卫星资源分组与任务分配的目标有核联盟分组集合和任务分配方案。

7、为解决上述问题，本申请提供一种有核联盟的卫星资源分组与任务分配装置，包括：

8、合作博弈模型构建模块，用于针对目标异构星群，基于预设卫星管控机构分组约束条件，以最大化所述目标异构星群的整体收益为目标，构建以卫星管控机构为参与主体的合作博弈模型；

9、联盟函数构建模块，用于基于预设任务分配约束条件，构建用于求解所述合作博弈模型的联盟函数；

10、分组模块，用于对管控所述目标异构星群的卫星管控机构进行分组，得到多个初始联盟；

11、求解模块，用于基于所述联盟函数采用基于剩余分配密度的启发式方法和基于核的求解方法对所述合作博弈模型进行求解，得到针对各所述初始联盟进行卫星资源分组与任务分配的目标有核联盟分组集合和任务分配方案。

12、为解决上述问题，本申请提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法的步骤。

13、为解决上述问题，本申请提供一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述所述基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法的步骤。

14、本申请中的有益效果：本申请针对大规模异构星群的卫星管控机构分组和任务分配问题，本提出的合作博弈模型和有核联盟分组算法能够在确保各个卫星管控机构收益提高 20%-30%的前提下提高整体分配收益。

15、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

1.一种基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在针对目标异构星群，基于预设卫星管控机构分组约束条件，以最大化所述目标异构星群的整体收益为目标，构建以卫星管控机构为参与主体的合作博弈模型之前，所述方法还包括，构建预设卫星管控机构分组约束条件；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于预设任务分配约束条件，构建用于求解所述合作博弈模型的联盟函数之前，所述方法还包括构建预设任务分配约束条件；

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述联盟函数采用基于剩余分配密度的启发式方法和基于核的求解方法对所述合作博弈模型进行求解，得到针对各所述初始联盟进行卫星资源分组与任务分配的目标有核联盟分组集合和任务分配方案，具体包括：

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述针对排名在前的首个初始联盟，基于所述联盟函数采用基于剩余分配密度的启发式方法和基于核的求解方法对所述合作博弈模型进行求解，得到与所述初始联盟对应的第一函数值、与所述初始联盟的各子联盟对应的第二函数值以及第一任务分配方案，具体包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从所述任务队列中的首个任务开始，逐一为当前任务匹配最佳有效可见时间窗口，直至所述任务队列中的最后一个任务被匹配成功后，得到所述第一任务分配方案，具体包括：

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配装置，其特征在于，包括：

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-7任一项所述基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述权利要求1-7任一项所述基于有核联盟的卫星资源分组与任务分配方法的步骤。