谷宏志

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北石家莊050081)

0 引言

隨著我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展，在軌的衛(wèi)星種類越來(lái)越多，衛(wèi)星數(shù)量不斷增加，對(duì)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)提出更高的要求。作為衛(wèi)星運(yùn)行控制中的核心環(huán)節(jié)，各航天大國(guó)均相繼研發(fā)自己的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃調(diào)度系統(tǒng)［1］。

商用的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃軟件系統(tǒng)有美國(guó)Veridian公司開(kāi)發(fā)的GREAS(Generic Resource Event and Activity Scheduler)通用問(wèn)題調(diào)度系統(tǒng)［2］和美國(guó)Analytical Graphics Inc推出的 STK(Satellite Tool Kit)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃套件［3］。但由于衛(wèi)星能力與應(yīng)用特點(diǎn)差別較大，為了更好地與衛(wèi)星載荷能力相匹配，通常需要研制面向某系列衛(wèi)星的專有衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)。針對(duì)具體衛(wèi)星的專用調(diào)度系統(tǒng)有Potter W等設(shè)計(jì)的 Landsat 7 調(diào)度系統(tǒng)［4］、Muraoka．H 等設(shè)計(jì)的ASTER調(diào)度系統(tǒng)等［5］。隨著衛(wèi)星載荷種類和能力的不斷提升，參與衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的資源也不斷增加，原有單一流程的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的弊端也逐漸顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在軟件普適性較差，且系統(tǒng)可擴(kuò)展性、可伸縮性均較低。

本文通過(guò)在任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)(FSA)模型，利用有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)的狀態(tài)遷移特性，將原有單一流程的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)變成可定制流程的任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)，通過(guò)面向不同任務(wù)匹配不同的規(guī)劃流程和算法來(lái)有效地解決這些問(wèn)題。

1 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程建模

衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程可定制平臺(tái)要求其能夠與衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃業(yè)務(wù)流程緊密結(jié)合，且具有良好的可擴(kuò)展性、靈活性和流程可定制性。

1．1 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程特點(diǎn)分析

衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃過(guò)程一般可分為衛(wèi)星載荷任務(wù)規(guī)劃、地面測(cè)控接收資源規(guī)劃、規(guī)劃方案的人工編輯和地面測(cè)控接收資源更新等多個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)［6］，且上述多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可相互轉(zhuǎn)化。針對(duì)不同衛(wèi)星應(yīng)用任務(wù)有不同的規(guī)劃流程，如受到地面測(cè)控資源的使用約束，可先進(jìn)行地面測(cè)控接收資源規(guī)劃再進(jìn)行衛(wèi)星載荷動(dòng)作規(guī)劃，也可能由于受到衛(wèi)星載荷使用約束的要求，需要先進(jìn)行衛(wèi)星載荷任務(wù)規(guī)劃，然后再進(jìn)行地面測(cè)控跟蹤資源規(guī)劃，并根據(jù)地面資源規(guī)劃結(jié)果對(duì)衛(wèi)星載荷動(dòng)作規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，還可能按照上述方式迭代優(yōu)化多次。常規(guī)的任務(wù)規(guī)劃流程如圖1所示。

圖1 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程

各節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)描述如下:

載荷任務(wù)規(guī)劃節(jié)點(diǎn):根據(jù)任務(wù)需求，依據(jù)載荷任務(wù)規(guī)劃的約束條件和規(guī)劃目標(biāo)，選擇合適的規(guī)劃算法，對(duì)分配到衛(wèi)星相關(guān)載荷上的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，確定各載荷任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和參數(shù)等。

地面資源規(guī)劃節(jié)點(diǎn):根據(jù)地面接收和測(cè)控的任務(wù)要求，依據(jù)地面接收和測(cè)控資源的使用約束和規(guī)劃目標(biāo)，選擇合適的規(guī)劃算法，對(duì)地面接收和測(cè)控資源的任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，確定地面各資源的任務(wù)執(zhí)行時(shí)間和參數(shù)。

地面資源更新節(jié)點(diǎn):由于受到地面資源動(dòng)態(tài)變化的影響，在任務(wù)規(guī)劃過(guò)程中，對(duì)資源發(fā)生的變化進(jìn)行及時(shí)更新，確保衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃所使用到的地面資源的可用性。

方案人工編輯節(jié)點(diǎn):根據(jù)按照相關(guān)算法完成的任務(wù)規(guī)劃方案，由用戶確定規(guī)劃方案是否滿足任務(wù)要求，對(duì)不滿足任務(wù)要求的部分通過(guò)人機(jī)交互的方式進(jìn)行修改，以確定最終的執(zhí)行方案。

按照傳統(tǒng)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，一旦任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢，則任務(wù)規(guī)劃流程就難以更改。在某個(gè)節(jié)點(diǎn)后增加一個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)或調(diào)整規(guī)劃順序，將付出較大的修改代價(jià)。鑒于此，通過(guò)引入有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)的概念設(shè)計(jì)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)，使其能夠搭載遺傳算法［7］、貪婪算法［8］和禁忌搜索算法等算法服務(wù)，并可以靈活定制規(guī)劃流程，從而適應(yīng)多種載荷的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃需求。

1．2 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)

有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)(Finite State Automaton，F(xiàn)SA)［9］是為研究有限內(nèi)存的計(jì)算過(guò)程和計(jì)算流程提出的一種計(jì)算模型。有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)擁有有限數(shù)量的狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)可以遷移到零個(gè)或多個(gè)狀態(tài)，輸入字串決定執(zhí)行哪個(gè)狀態(tài)的遷移。有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)可以表示為一個(gè)有向圖。

以目前最為常用的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃節(jié)點(diǎn)為例，設(shè)計(jì)中將各節(jié)點(diǎn)看成FSA中的不同狀態(tài)，則在衛(wèi)星規(guī)劃過(guò)程中，上一個(gè)狀態(tài)可以根據(jù)不同的條件轉(zhuǎn)化為多個(gè)可能的后續(xù)狀態(tài)。所以，將衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程映射為一個(gè)非確定有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)，由以下5元組組成:

Q表示有窮狀態(tài)集合，針對(duì)衛(wèi)星規(guī)劃流程可定制平臺(tái)特點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的自動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)包括:“伺服懸停”、“載荷任務(wù)規(guī)劃”、“地面資源規(guī)劃”、“編輯方案”和“地面資源更新”等。

“伺服懸?！睜顟B(tài)(Halting State)是指當(dāng)前沒(méi)有新的任務(wù)需要規(guī)劃，所以系統(tǒng)處于伺服等待狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)下，系統(tǒng)將按時(shí)間周期檢測(cè)是否有任務(wù)到達(dá)，如發(fā)現(xiàn)有任務(wù)到達(dá)，則向其他規(guī)劃狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)(Satellite Scheduling State)表示正在調(diào)用載荷任務(wù)規(guī)劃算法，面向地面目標(biāo)，優(yōu)化生成衛(wèi)星載荷動(dòng)作序列，且載荷任務(wù)規(guī)劃算法尚未計(jì)算完畢。一旦載荷任務(wù)規(guī)劃算法計(jì)算結(jié)果生成，則向其他規(guī)劃狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

“地面資源規(guī)劃”狀態(tài)(Resource Scheduling State)表示系統(tǒng)正在運(yùn)行資源規(guī)劃算法優(yōu)化安排地面站跟蹤接收資源、測(cè)控資源、中繼星資源和傳輸資源等，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠盡早地傳送到衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中心，且地面資源規(guī)劃算法尚未計(jì)算完畢。一旦地面資源規(guī)劃算法計(jì)算結(jié)果生成，則向其他規(guī)劃狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

“編輯方案”狀態(tài)(Plan Editing State)是人工發(fā)起的。該狀態(tài)表示操作員需要暫停規(guī)劃流程，開(kāi)始對(duì)已經(jīng)生成的衛(wèi)星觀測(cè)方案和地面資源工作方案進(jìn)行手工編輯。在“載荷任務(wù)規(guī)劃”、“地面資源規(guī)劃”或“伺服懸停”狀態(tài)，操作員可設(shè)置進(jìn)入“編輯方案”狀態(tài)，對(duì)自動(dòng)化算法規(guī)劃出的方案進(jìn)行微調(diào)，使之更加符合操作員期望。進(jìn)入到“編輯方案”狀態(tài)后，所有自動(dòng)化計(jì)算流程停止，直至操作員退出“編輯方案”狀態(tài)。一旦操作員退出“編輯方案”狀態(tài)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入方案編輯前正在運(yùn)行的狀態(tài)。

“地面資源更新”(Resource Updating State)是指系統(tǒng)更新可用的地面站跟蹤接收資源、測(cè)控資源、中繼星資源和傳輸資源等信息，是一種需要系統(tǒng)定期進(jìn)入的狀態(tài)，以更新隨時(shí)間變化的各種可用地面資源信息。一旦資源更新完畢，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入方案編輯前正在運(yùn)行的狀態(tài)。

Σ是有窮輸入字母表。FSA根據(jù)接收到的字母確定其下一步轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，該字母必須屬于Σ。在衛(wèi)星規(guī)劃流程可定制平臺(tái)中，Σ包括:“伺服懸?！?、“衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃”、“地面資源規(guī)劃”、“編輯方案”和“地面資源更新”等。一旦自動(dòng)機(jī)接收相應(yīng)的狀態(tài)信息，則轉(zhuǎn)化到對(duì)應(yīng)的自動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)上。

δ是狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，可表示為Q×Σ→2Q。其定義了有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和接收到的狀態(tài)信息確定下一步需要轉(zhuǎn)換到什么狀態(tài)。

q0表示自動(dòng)機(jī)初始狀態(tài)。在衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程可定制平臺(tái)中，系統(tǒng)初始狀態(tài)設(shè)定為“伺服懸?！睜顟B(tài)。

F表示終結(jié)狀態(tài)集合，F(xiàn)包含于Q。在衛(wèi)星規(guī)劃流程可定制平臺(tái)中，終結(jié)狀態(tài)集合只包括“伺服懸?！睜顟B(tài)。系統(tǒng)完成正常規(guī)劃后，將進(jìn)入“伺服懸?！睜顟B(tài)，等待下一批規(guī)劃任務(wù)到達(dá)。如果最終自動(dòng)機(jī)進(jìn)入“伺服懸?！睜顟B(tài)，代表輸入狀態(tài)信息是合法的。這也是檢驗(yàn)定制流程是否合法的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

在平臺(tái)中定義一個(gè)3元組來(lái)描述狀態(tài)關(guān)系的合法轉(zhuǎn)換:

State_Change=(StateNow，Msg，StateNext)。其中:StateNow表示有限自動(dòng)機(jī)當(dāng)前處于的狀態(tài)，StateNow∈Q;Msg表示當(dāng)前自動(dòng)機(jī)讀入的新?tīng)顟B(tài)信息，Msg∈Σ;StateNext表示當(dāng)前有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)讀入新?tīng)顟B(tài)信息后將轉(zhuǎn)換到的目標(biāo)狀態(tài)，StateNext∈Q。

基于上述有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系描述，在衛(wèi)星規(guī)劃流程可定制平臺(tái)中，設(shè)計(jì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)圖，如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星規(guī)劃流程可定制平臺(tái)狀態(tài)轉(zhuǎn)移

2 基于消息的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程轉(zhuǎn)換方法

圖2表示了基于有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)的衛(wèi)星規(guī)劃流程可定制平臺(tái)狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系。通過(guò)消息隊(duì)列(Message Queue)中間件［10］來(lái)實(shí)現(xiàn)上述狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制。即當(dāng)平臺(tái)收到Message Queue發(fā)送來(lái)的消息時(shí)，根據(jù)消息內(nèi)容決定將要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。消息內(nèi)容包括要求自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換到“伺服懸?！睜顟B(tài)、“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)、“地面資源規(guī)劃”狀態(tài)、“編輯方案”狀態(tài)和“地面資源更新”狀態(tài)等狀態(tài)信息。

當(dāng)有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)處于“伺服懸停”狀態(tài)時(shí)，任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)檢測(cè)到有新的對(duì)地觀測(cè)任務(wù)到達(dá)，則可向消息隊(duì)列隊(duì)尾添加“衛(wèi)星載荷任務(wù)規(guī)劃”消息，要求有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)由當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)。同時(shí)任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)對(duì)消息隊(duì)列進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)消息隊(duì)列不為空，則從消息隊(duì)隊(duì)列頭取出消息進(jìn)行解析。如果消息解析結(jié)果是“衛(wèi)星載荷任務(wù)規(guī)劃”，則自動(dòng)機(jī)將當(dāng)前狀態(tài)由“伺服懸?！鞭D(zhuǎn)換到“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)。同理，如果載荷任務(wù)規(guī)劃完畢，需要啟動(dòng)地面資源規(guī)劃流程，則可向消息隊(duì)列隊(duì)尾添加“地面資源規(guī)劃”消息。當(dāng)規(guī)劃平臺(tái)檢測(cè)到消息隊(duì)列隊(duì)頭消息為“地面資源規(guī)劃”時(shí)，則自動(dòng)機(jī)可將當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“地面資源規(guī)劃”狀態(tài)。其余的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式以此類推。

但自動(dòng)機(jī)是否可以轉(zhuǎn)換到指定狀態(tài)，需要根據(jù)有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)合法轉(zhuǎn)換集合來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

如果自動(dòng)機(jī)由當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換到消息隊(duì)列中指定的目標(biāo)狀態(tài)的情況在有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)合法轉(zhuǎn)換集合中沒(méi)有描述，則稱為自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常。自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常是以消息隊(duì)列方式實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)不可避免的問(wèn)題。產(chǎn)生自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常的原因可分為以下2種:

①消息生成渠道多源化導(dǎo)致的自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常。如假定當(dāng)前自動(dòng)機(jī)的狀態(tài)為“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)，且消息隊(duì)列為空。而這時(shí)地面資源更新事件發(fā)生，于是“地面資源更新”狀態(tài)消息被添加到消息隊(duì)列。任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)檢測(cè)到消息隊(duì)列不為空，于是取出消息，解析為“地面資源更新”，要求自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換到“地面資源更新”狀態(tài)。由有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)合法轉(zhuǎn)換集合可知，自動(dòng)機(jī)無(wú)法從“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)直接轉(zhuǎn)換到“地面資源更新”狀態(tài)，從而產(chǎn)生自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常。

②程序異常導(dǎo)致的自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常。如消息隊(duì)列異常，導(dǎo)致消息隊(duì)列內(nèi)各消息次序錯(cuò)亂或錯(cuò)誤消息出現(xiàn)，使得自動(dòng)機(jī)無(wú)法由當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換到消息指定的目標(biāo)狀態(tài)，從而產(chǎn)生自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常。

針對(duì)第1種情況，在設(shè)計(jì)中采用消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制來(lái)進(jìn)行異常處理，即如果自動(dòng)機(jī)可由當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換到消息要求的目標(biāo)狀態(tài)，則進(jìn)行轉(zhuǎn)換;否則將消息重新添加到消息隊(duì)列隊(duì)尾，自動(dòng)機(jī)狀態(tài)保持不變。如上例中，自動(dòng)機(jī)當(dāng)前狀態(tài)為“載荷任務(wù)規(guī)劃”狀態(tài)，但消息為“地面資源更新”，導(dǎo)致了自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常。由于“地面資源更新”消息無(wú)法被處理，于是將其添加到消息隊(duì)列隊(duì)尾，從而繼續(xù)開(kāi)始處理消息隊(duì)列中消息。當(dāng)載荷任務(wù)規(guī)劃完畢后，任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)向消息隊(duì)列添加“地面資源規(guī)劃”消息，從而自動(dòng)機(jī)可轉(zhuǎn)換到“地面資源規(guī)劃”狀態(tài)，當(dāng)?shù)孛尜Y源規(guī)劃完畢后，任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)向消息隊(duì)列添加“伺服懸停”消息，從而自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為“伺服懸?！睜顟B(tài)。這時(shí)，“地面資源更新”消息可被處理，于是自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常被消除。

而針對(duì)第2種情況，即程序異常導(dǎo)致的自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換異常，可采用消息丟棄的方式進(jìn)行處理。自動(dòng)機(jī)將丟棄非合法轉(zhuǎn)換的消息，并上報(bào)該異常，從而保證自動(dòng)機(jī)總是處于合法的狀態(tài)中。

3 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃可定制流程設(shè)計(jì)

衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃可定制流程設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)在于判定流程是否合法，主要包括:自動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程是否可達(dá)、是否存在死鎖或活鎖、是否能夠正確完成等幾個(gè)方面。

規(guī)劃流程中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都代表了一個(gè)需要完成的動(dòng)作，為了完成特定功能，要求每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠被順利地激活。可達(dá)性分析主要就是為了判定用戶定制流程內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否均能夠被激活。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)不可達(dá)，則可分為3種情況:① 無(wú)輸入遷移，也無(wú)輸出遷移，即活動(dòng)是一個(gè)單獨(dú)的單元;② 無(wú)輸入遷移，有輸出遷移，即活動(dòng)只有輸出沒(méi)有輸入;③有輸入遷移，沒(méi)有輸出遷移，即活動(dòng)只有輸入沒(méi)有輸出。如果對(duì)上述3種情況進(jìn)行排除，即可完成可達(dá)性分析。

流程的死鎖是指流程總是在一部分活動(dòng)中運(yùn)轉(zhuǎn)而不能執(zhí)行其他活動(dòng)，即流程中存在不能激活的活動(dòng)，從而不能完成整個(gè)預(yù)定流程。

流程的活鎖是指某個(gè)活動(dòng)由于輸入遷移條件不斷得到滿足而陷入無(wú)限循環(huán)的執(zhí)行導(dǎo)致整個(gè)流程不能結(jié)束。

對(duì)于死鎖、活鎖的分析可以借鑒數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理中的分析思路，通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)之間是否有多余回路，以及通過(guò)仿真模擬的方式，分析死鎖與活鎖發(fā)生的可能性。

流程正確性分析主要是判斷流程執(zhí)行完畢時(shí)是否合乎最初設(shè)計(jì)的目標(biāo)，是否能夠順利完成既定任務(wù)。通常這個(gè)過(guò)程需要規(guī)劃人員的參與。針對(duì)模擬的規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，再與預(yù)期結(jié)果相比，從而調(diào)整規(guī)劃流程，使之更加符合規(guī)劃人員預(yù)期。

4 任務(wù)規(guī)劃流程定制演示

模擬運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。

圖3 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程可定制平臺(tái)實(shí)驗(yàn)演示

采用SOA技術(shù)構(gòu)建了系統(tǒng)框架［11］，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程可定制平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)中流程定義及狀態(tài)轉(zhuǎn)移采用XML文件描述［12］。

仿真演示中定制的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程為“伺服懸?！薄百Y源更新”—“載荷任務(wù)規(guī)劃10”—“地面資源規(guī)劃3”—“伺服懸停”。其中，流程中數(shù)字代表該節(jié)點(diǎn)運(yùn)行次數(shù)，即自環(huán)路運(yùn)行。該過(guò)程模擬了一般衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的主要流程。首先，系統(tǒng)處于“伺服懸停”狀態(tài)，當(dāng)接收到新的對(duì)地觀測(cè)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行資源更新，然后啟動(dòng)載荷任務(wù)規(guī)劃10次，地面資源規(guī)劃3次，以進(jìn)行迭代尋優(yōu)，最終進(jìn)入“伺服懸?！睜顟B(tài)，完成一次自動(dòng)規(guī)劃過(guò)程。

通過(guò)平臺(tái)運(yùn)行流程演示可以看到，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)按照設(shè)定的流程完成了衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃過(guò)程，驗(yàn)證了利用FSA模型設(shè)計(jì)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的可行性，為后續(xù)實(shí)際工程應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程特點(diǎn)以及有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)模型的分析研究，提出了基于有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)模型的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并通過(guò)衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃流程可定制平臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證了在應(yīng)用該模型的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)上，通過(guò)靈活有效的定制任務(wù)規(guī)劃流程，可以有效地提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可重用性。

［1］ 陳 浩．地表電磁環(huán)境探測(cè)衛(wèi)星的資源規(guī)劃調(diào)度方法［D］．國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009．

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