(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 202211158055.6 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 中国科学院微小卫星创新研究院 地址 201204 上海市浦东 新区海科路9 9号 申请人 上海微小卫星工程中心 (72)发明人 王周楠　苏斌嫔　郭崇滨　张如意　 尹增山　 (74)专利代理 机构 上海恒慧知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 31317 专利代理师 张宁展 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/10(2012.01) (54)发明名称 一种星地一体化开放性协同调度系统及方 法 (57)摘要 本发明涉及一种星地一体化开放性协同调 度系统及方法， 用于以卫星覆盖区域目标为任务 的多星任务规划协同调度； 所述系统包括地面中 心和若干卫星， 所述地面中心和若干卫星通过无 线电通讯方式通信； 所述系统还包括卫星状态信 息模块、 目标信息模块； 所述系统根据任务周期、 任务类型决定任务规划决策机制， 决定执行任务 的卫星， 决定卫星状态信息模块、 目标信息模块 存储位置， 划分为完全地面中心控制决策的集中 式协同调度架构、 任务覆盖区域卫星自主决策的 局部分布式协同调度架构和完全由卫星自主决 策的完全分布式协同调度 架构。 有益效果是多模 态、 具有一定自主性、 灵活稳定 。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 115358632 A 2022.11.18 CN 115358632 A 1.一种星地一体化开放性协同调度系统， 用于以卫星覆盖区域目标为任务的多星任务 规划协同调度， 所述任务包括固定目标点名和重点区域搜索跟踪， 所述目标包括军舰、 导 弹、 导弹发射车和军用移动通信车； 其特征在于： 包括地面中心和若干卫星， 所述地面中心 和若干卫星通过无线电通讯方式通信； 所述系统还包括存储卫星状态信息的卫星状态信息 模块、 存储目标信息的目标信息模块； 所述系统根据任务周期、 任务类型决定任务规划决策 机制， 决定执行任务的卫星， 决定卫星状态信息模块、 目标信息模块存储位置， 划分为完全 地面中心控制决策的集中式协同调 度架构、 任务覆盖区域卫星自主决策的局部 分布式协同 调度架构和完全由卫星自主决策的完全分布式协同调度架构。 2.根据权利要求1所述的一种 星地一体化开放性协同调度系统， 其特征在于： 当处理常 规时效性要求不高任务时， 采用集中式协同调度架构， 所述卫星上采集数据下传到地面中 心做决策； 当处理突发时效性要求高任务时， 采用局部分布式协同调度架构或者完全分布 式协同调度架构， 所述 卫星上自主 进行任务 规划， 产生决策。 3.根据权利要求1所述的一种 星地一体化开放性协同调度系统， 其特征在于： 所述系统 工作于所述集中式协同调度架构时， 所述地面中心维护更新卫星状态信息模块、 目标信息 模块， 所述地面中心上包括给卫星分配任务的任务分配决策模块， 所述卫星上包括根据分 配的任务生成卫星动作序列的动作序列生成模块， 所述地面中心和所述若干卫星以主从方 式通信进行任务 规划决策。 4.根据权利要求1所述的一种 星地一体化开放性协同调度系统， 其特征在于： 所述系统 工作于所述局部分布式协同调 度架构时， 所述若干卫星根据一定任务周期内参与任务的卫 星动态划分为多个星簇， 所述星簇卫星选举出最优的卫星作为虚拟 中心， 所述虚拟中心维 护更新卫星状态信息模块和目标信息模块， 所述虚拟中心上包括给星簇卫星分配任务的任 务分配决策模块， 所述卫星上包括根据分配的任务生成卫星动作序列 的动作序列生成模 块， 所述虚拟中心和所述星簇卫星以主从方式通信进行 所述星簇卫星任务 规划决策。 5.根据权利要求1所述的一种 星地一体化开放性协同调度系统， 其特征在于： 所述系统 工作于所述完全分布式协同调度架构时， 所述若干卫星本地维护更新卫星状态信息模块、 目标信息模块， 所述若干卫星本地上包括卫星自主 决定任务的任务策略库模块， 所述若干 卫星本地上包括根据自主决定的任务生成卫星动作序列的动作序列生成模块， 所述若干卫 星自主进行任务 规划决策， 所述若干卫星以分布式节点方式通信。 6.根据权利要求4或者权利要求5所述的一种 星地一体化开放性协同调度系统， 其特征 在于： 所述系统工作于所述局部分布式协同调度架构或者所述完全分布式协同调度架构 时， 所述地面中心包括一个地面干预接口模块， 用于地面中心对卫星上自主 决策的任务不 满意时强行干预、 地 面中心直接发送任务决策指令给卫星。 7.一种星地一体化开放性协同调度方法， 运行在权利要求1所述的一种星地一体化开 放性协同调度系统上， 其特 征在于包括以下步骤： S1、 生成任务； S2、 如果任务 不是预设任务， 进入集中 式协同调度工作模式； S3、 如果任务场景和预设任务场景不是基本相似， 进入局部分布式协同调度工作模式； S4、 如果任务场景和预设任务场景基本相似， 进入完全分布式协同调度工作模式； S5、 运行中的局部分布式协同调度工作模式或者完全分布式协同调度工作模式出现异权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358632 A 2常情况， 模式切换进入集中 式协同调度工作模式。 8.根据权利要求6所述的一种星地一体化开放性协同调度方法， 所述集中式协同调度 工作模式运行在权利要求3所述的一种星地一体化开放性协同调度系统上， 其特征在于包 括以下步骤： J1、 地面中心融合信息， 将卫星上传下的所有信息进行融合处理， 包括卫星状态、 位置 和任务完成情况信息和目标的位置、 状态信息， 存储到目标信息模块和 卫星状态信息模块 中； J2、 地面中心生成决策， 地面中心产生一定时间段的全局决策， 上传到卫星上去完成任 务， 再根据卫星下传的数据判断是否进行重新 规划决策； J3、 成员卫星生成动作， 各成员卫星对于地面中心指派的任务序列产生各自的机动动 作， 生成动作序列。 9.根据权利要求6所述的一种星地一体化开放性协同调度方法， 所述局部分布式协同 调度工作模式运行在权利要求4所述的一种星地一体化开放性协同调度系统上， 其特征在 于包括以下步骤： K1、 地面中心进行虚拟中心选择与接力； 地面中心指定一个临时虚拟中心进行开放选 举广播， 根据虚拟 中心与任务 目标区域相对距离、 虚拟 中心与所有感知任务 目标区域的卫 星相对距离、 虚拟 中心对任务 目标区域覆盖时长因素， 选举出对任务 目标区域最优的卫星 作为虚拟中心； 当虚拟中心即将离开任务目标区域时， 虚拟中心进 行开放选举广播， 选举出 下一个虚拟中心， 并进行信息的交接； K2、 虚拟中心维护更新目标信息模块、 划分星簇并自组网、 维护星簇稳定； 虚拟中心根 据若干卫星返回的观测与跟踪信息， 更新全局目标信息， 并划分下一任务周期的目标信息 模块； 虚拟中心 根据一定任务周期内会参与任务的卫星， 划分动态星簇； 虚拟中心 根据所有 感知任务目标区域的卫星的相对位置， 动态的决定卫星接入或离开动态星簇； K3、 地面中心对虚拟中心规划决策的任务不满意时强行干预， 给星簇卫星分配不同的 自身任务 目标信息模块； 地面中心对经过雷达、 电侦扫描筛选后的动态星簇内的卫星分配 不同的自身任务目标信息模块； K4、 星簇成员卫星对自身任务目标信息模块进行任务链的计算， 生成一条有顺序的目 标观测链路， 产生各自的机动 动作， 生成动作序列。 10.根据权利要求6所述的一种星地一体化开放性协同调度方法， 所述完全分布式协同 调度工作模式运行在权利要求5所述的一种星地一体化开放性协同调度系统上， 其特征在 于包括以下步骤： W1、 采用混合滚动双重驱动管理生成任务， 包括事件驱动和任务驱动； 所述基于事件驱 动的任务是对于突发事件卫星上自主进行规划的， 根据不同事件动态调整任务协同策略； 所述基于任务驱动的任务是任务上注， 即对预设好的任务进行规划， 有周期性； W2、 全局目标信息模块更新维护； 全部网内卫星共同维护目标信息模块， 更新目标信息 模块的最 新状态， 不同目标状态 代表具体任务状态； W3、 卫星自主规划； 每颗卫星根据全局目标信 息模块、 目标威胁等级以及附近卫星的位 置， 自主生成自身对未来 一段时间的任务链， 产生各自的机动 动作， 生成动作序列。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358632 A 3