恭喜北京航天飞行控制中心师明获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京航天飞行控制中心申请的专利一种通用的航天器启发式时态规划建模、求解方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114638082B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111426199.0,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种通用的航天器启发式时态规划建模、求解方法是由师明;高宇辉;杨成;张弓;黄义喆;杨晓晨设计研发完成,并于2021-11-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种通用的航天器启发式时态规划建模、求解方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种通用的航天器启发式时态规划建模、求解方法,其特征在于:充分结合航天工程任务特点和实际需求,提出一种航天器领域通用模型及其数学表达,采用时态网络结构图表示航天器巡视探测状态转移的时间约束和能源约束,采用前向剪枝策略对网络结构图进行约束传播和问题求解,设计实现了一种基于最大时间跨度的启发式控制函数进行问题松弛,以提高求解效率。该方法所构建的领域模型表达更加完整,采用的时态网络结构图技术降低了规划求解计算的复杂度,且极大的简化了算法设计的复杂度。
本发明授权一种通用的航天器启发式时态规划建模、求解方法在权利要求书中公布了:1.一种通用的航天器启发式时态规划建模、求解方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:一、构建领域模型;所述步骤一进一步包括:将航天器的时态规划问题表示为一个三元组P=∑,s0,G,其中,∑表示任务活动,定义∑={S,A,δ,S为任务状态集合,A为动作集合,δ为状态转移函数;s0为任务初始状态,s′是S中任意一个状态;G为目标状态集合,其中每个目标命题具有形式Sg={s′∈S|s满足G};令状态转移函数δ=Ta,exp,其中,动作的时间语义Ta=sta,eta,将动作a的开始执行时刻和结束时刻分别记为sta和eta,exp表示动作执行的代价函数,是由数值变量和常量组成表达式,定义了动作执行与能源消耗的关系;形式化定义动作集A=〈dura,Ca,Ea〉,其中,dura表示动作的持续时间;Ca是a的执行条件集合,简称:条件集,描述在开始执行时刻必须成立的条件、结束时刻成立的条件和执行过程中保持的条件;Ea是a的执行效果集合,简称:效果集,包含动作a在开始执行时刻产生的效果和结束时刻产生的效果;规划问题P的解是动作序列a1,...,ak对应于目标状态转移序列s0,...,sk,满足s1=δs0,a1,…,sk=δsk-1,ak,并且s1...sk是目标状态集合G中的子集;二、根据任务实施方案和定制文件信息,赋初值完成工程问题实例化处理;三、建立启发式求解方法;所述步骤三进一步包括:a.根据条件约束,构建时态网络结构图,确定各节点和边的数值;所述的步骤三中,构建时态网络结构图的方法如下:令时态网络结构图的每个节点表示一个独立的原子任务∑′,满足∑′=S′,A′,δ,定义了任务属性和状态;节点的集合表示一个工程任务P,满足三元组P=∑′,s0,G;每条边用状态转移函数δ表示,满足δ=Ta,exp,定义了不同动作之间的时间和能源约束关系;动作开始时间sta′、动作结束时间eta′以及动作代价exp的常量共同构成加权图的权值;边的方向定义了原子任务之间的时序关系,提供了判断约束传播一致性的依据,定义节点数量为M,有向边的数量为K,二者的关系符合如下逻辑关系: b.采用前向剪枝策略对时态网络结构图进行约束传播和问题求解;c.设计问题松弛策略提高求解效率;所述的步骤三中,确定最优解的松弛问题的方法如下:1在领域模型中加入动作持续时间dura用以表示时间区间;2在时态网络结构图中,利用节点最早开始时间和动作持续时间,定义一个基于最大时间跨度的启发式控制函数: 满足Sn={s′∈S|s满足G},其中,n∈N+;3利用启发式控制函数选择节点,计算节点之间的有向距离测量出当前状态到目标状态的所实现的程度;所选择出的节点是一个满足执行条件下的可行解,其中,时间相关的约束用起始时间表征,一个原子任务包括最早开始时间、最晚开始时间、最早结束时间、最晚结束时间四个参数;4使用“目标完成时间”度量任务活动的完成情况,用给定目标状态集合的松弛值,来体现当前时态规划问题的求解程度;四、将领域模型、实例文件和求解算法提交规划器,获得航天器动作序列。
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