航天器任务调度模型、算法与通用求解技术综述

杜永浩 邢立宁 姚 锋 陈盈果

21 世纪以来,我国航天事业步入快速发展时期.随着“高分辨率对地观测系统”、“北斗卫星导航定位系统”等国家重大专项的相继开展,以及商业航天产业的蓬勃发展,我国在轨航天器规模持续增加,总数位居世界第二.在此期间,各类航天器平台与载荷能力也经历了深刻变革.为适应大规模、复杂化的航天器管控新常态,融合现代运筹学、计算科学与相关领域知识的航天器任务调度技术起到了举足轻重的作用.

航天器任务调度技术是指在航天器使命任务与管控需求的驱动下,通过对任务与资源的建模,消解航天器任务执行过程中的约束冲突,最大化航天器任务与管控效益的一种优化技术.在诸多学者与航天从业人员的推动下,航天器任务调度技术得到了快速的发展,在美国DigitalGlobe 高分辨率对地观测系统、欧盟Galileo 卫星导航系统和我国“高分”系列对地观测系统、“北斗”卫星导航系统等国内外先进的航天系统中得到了充分的实践与验证.在此过程中,作为调度技术的两大要素,航天器任务调度模型与调度算法的重要性也日益凸显.

调度模型是航天器任务调度的重要基础,是决定问题描述方式、指导算法设计、影响问题复杂度的关键因素.现阶段,线性规划模型、图论模型、约束满足模型等各类调度模型已被广泛运用于航天器任务调度问题研究中.在这些研究中,一方面,许多调度模型表现出鲜明的……