《中國人工智能學會通訊》——9.21 基于任務規劃的資源衛星智能管控模式

我國目前已建成包括高分、遙感、環境減災、測繪和試驗等多系列資源衛星系統，在軌運作的衛星 20 多顆。随着成像衛星的發展，成像衛星任務規劃問題也逐漸引起重視。目前，國内外已經開展了很多成像衛星任務規劃問題的研究。下面主要從單星任務規劃和多星任務規劃兩個方面對資源衛星任務規劃問題的國内外研究現狀進行綜述。

單星任務規劃

（1） 面向點目标的單星任務規劃。Bensanaet al [1-2] 将 SPOT 5 衛星日常任務規劃問題抽象為整數規劃模型。Wolfe et al [3] 将成像衛星任務規劃問題映射為帶時間窗限制的背包問題。Vasquezet al [4] 将 SPOT 5 衛星的日正常劃映射為背包問題，建立了限制滿足問題模型。Pemberton et al [5]等建立了限制滿足問題模型，使用 ILOG Solver /Scheduler 執行基于限制傳播的求解機制，開發了商業化衛星任務規劃系統 GREAS。Nicholas etal [6] 将單星任務規劃問題看作是單機排程問題，建立了相應的整數規劃模型。

（2） 面向區域目标的單星任務規劃。Walton [7]采用整數規劃模型研究了面向單個區域目标的成像衛星任務規劃問題，采用最近鄰點法、最小生成樹等方法進行求解。Cohen [8] 研究了單星對多個區域目标的任務規劃問題。Lemaître et al [9] 研究了靈巧衛星對區域目标的觀測排程問題，以區域目标的最大覆寫為優化目标建立了限制滿足模型，比較了貪婪、動态規劃、限制規劃及局部搜尋四種算法。國内在成像衛星任務規劃領域從事研究的機關包括中國電子科技集團公司第五十四研究所[10-11]和國防科技大學[12-13]等。

多星任務規劃

Globus 建立了多星任務規劃的限制滿足問題模型，并考慮了任務需求的優先級及每顆衛星具有多個遙感裝置的限制條件。Morris 提出了一種基于模型的多星任務規劃方法，并開發了 DESOPS（Distributed Earth Science ObservationPlanning and Scheduling）原型系統。文獻 [14-15]針對歐空局的兩個星座分别建立了規劃模型，并采用禁忌搜尋、啟發式等算法進行求解。

國内方面，李曦等[16-17]研究了多星對單個區域的任務規劃問題，将區域目标按照經緯度劃分網格，然後分别針對時間覆寫率優先和空間覆寫率優先建立了基于網格的數學模型。阮啟明等[18-19]研究了多星對區域目标的觀測排程問題，對區域目标分解進行了較大改進，提出了網格空間的概念與構造方法，對區域目标按不同衛星的軌道參數進行重複分解，能夠提高多顆衛星對區域目标的觀測效率。

現有研究評述

根據筆者掌握的文獻資料，現有研究主要集中在成像衛星任務規劃模型、方法及其軟體方面，成像衛星管理和控制模式方面的研究工作較少。如何更好地利用資源衛星為國民經濟和社會發展服務，迫切需要運用任務規劃理論及方法來切實解決我國資源衛星管理和控制面臨的各種問題。