基于協(xié)同的空間站運營飛行任務(wù)規(guī)劃方法研究

王 帥，張海聯(lián)，陸 彬

（1.載人航天總體研究論證中心，北京100094；2.北京機電工程研究所，北京100074）

1 引言

我國空間站在軌運行時間將達(dá)十年以上，且長期有人駐留，需要持續(xù)、實時地進(jìn)行運營規(guī)劃與管理，才能確保平臺、人員的安全及應(yīng)用效能的發(fā)揮。當(dāng)前國際空間站（International Space Station，ISS）運營引入了分層規(guī)劃的概念，提供了可以借鑒的理論和經(jīng)驗［1?2］，且 ISS 的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)已相對成熟，用于不同層級規(guī)劃的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)（Inte?grated Planning System，IPS）功能也已比較完善［3］。

參考國際空間站開展運營規(guī)劃的主要做法，根據(jù)由遠(yuǎn)及近、由粗到細(xì)的分層思想，本文將我國空間站運營任務(wù)分為戰(zhàn)略級、中期、飛行任務(wù)、執(zhí)行級四層規(guī)劃，重點規(guī)劃不同時間周期內(nèi)的飛船、事件和物資等相關(guān)運營活動。其中飛行任務(wù)規(guī)劃是承上啟下的重要一環(huán)，一方面確保任務(wù)目標(biāo)與中期規(guī)劃相協(xié)調(diào)，與緊鄰任務(wù)銜接緊密；另一方面作為執(zhí)行級規(guī)劃的輸入，能夠提供明確的指導(dǎo)。因此，為提高飛行任務(wù)規(guī)劃結(jié)果的可行性和質(zhì)量，本文提出一種基于協(xié)同的方式開展飛行任務(wù)規(guī)劃（文中簡稱為“協(xié)同規(guī)劃”），重點研究協(xié)同規(guī)劃方法；在分析協(xié)同規(guī)劃問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實際從協(xié)同規(guī)劃模型、協(xié)同策略及支撐環(huán)境等方面開展協(xié)同規(guī)劃設(shè)計；最后基于分布式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實現(xiàn)協(xié)同規(guī)劃驗證環(huán)境。

2 協(xié)同規(guī)劃問題分析

參考 ISS 與相關(guān)研究［2，4］，本文定義我國空間站運營飛行任務(wù)規(guī)劃是指在任務(wù)周期內(nèi)結(jié)合在軌可用資源，在時間線上開展所有要執(zhí)行事件的規(guī)劃，重點是制定飛行方案、劃分階段、編排運營事件?活動。具體指：通過計算窗口編排飛行方案；在綜合考慮在軌資源可用能力和軌道、姿態(tài)等約束的基礎(chǔ)上，在時間線上將資源分配給相互競爭的多個事件，并檢查事件約束滿足情況，排解資源沖突，形成規(guī)劃方案。其中任務(wù)周期是指從載人飛船發(fā)射到空間站，直至航天員隨載人飛船更替撤離的這一飛行階段。

飛行任務(wù)規(guī)劃涵蓋空間科學(xué)應(yīng)用實驗／試驗、航天醫(yī)學(xué)實驗、航天器技術(shù)試驗、平臺維護(hù)維修、航天員生活等復(fù)雜多樣的在軌事件，各事件的資源需求各異，約束條件眾多及關(guān)系復(fù)雜。作為規(guī)劃的主體，由于認(rèn)知范圍的限制，無論哪一領(lǐng)域的個體也無法完全識別眾多復(fù)雜多樣的規(guī)劃關(guān)聯(lián)因素，由單個個體無法完成任務(wù)規(guī)劃。在借鑒Max?well、涂歆瀅等人關(guān)于分布式規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計等思路［5?7］的基礎(chǔ)上，本文引入?yún)f(xié)同規(guī)劃的理念，便于規(guī)劃過程更精確、專業(yè)的處理約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系等條件，提高飛行任務(wù)規(guī)劃方案的可行性；即在同一個規(guī)劃平臺上，由多方共同參與協(xié)同完成任務(wù)周期內(nèi)在軌事件編排，合理分配在軌資源，形成規(guī)劃方案。

協(xié)同規(guī)劃主要任務(wù)是為工程總體與各系統(tǒng)（航天員系統(tǒng)、空間應(yīng)用系統(tǒng)、平臺系統(tǒng)等）的規(guī)劃專家提供一個協(xié)同工作環(huán)境，以可視化方式作為實時交互的主要手段，實現(xiàn)分布式環(huán)境中實時信息交互與同步，各規(guī)劃專家按需對在軌事件開展調(diào)整操作，逐步迭代完成協(xié)同規(guī)劃。

未來我國空間站飛行任務(wù)協(xié)同規(guī)劃的任務(wù)周期長短不一，一般約為半年，故而在任務(wù)周期內(nèi)發(fā)生的在軌事件往往數(shù)量較多、涉及的領(lǐng)域廣，且涉及的因素繁雜，參與的規(guī)劃主體多，因此任務(wù)協(xié)同規(guī)劃需要重點解決以下三個方面的問題：

1）協(xié)同規(guī)劃建模問題：協(xié)同規(guī)劃模型建立包含規(guī)劃主體和規(guī)劃客體兩類。參與協(xié)同規(guī)劃的主體涉及總體、航天員、空間站、空間應(yīng)用及光學(xué)艙等不同系統(tǒng)，需要各層次規(guī)劃人員的協(xié)同工作，如何對眾多規(guī)劃人員建立用戶模型是協(xié)同規(guī)劃需要解決的問題之一。協(xié)同規(guī)劃客體涉及的規(guī)劃對象較多，影響因素繁雜，需要構(gòu)建通用的規(guī)劃模型，便于規(guī)劃關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息在規(guī)劃主體間、協(xié)同規(guī)劃平臺上交互展示，因此如何對不同領(lǐng)域的規(guī)劃對象建立統(tǒng)一規(guī)劃模型是需要解決的問題之一。

2）協(xié)同流程控制問題：協(xié)同規(guī)劃過程中，由于參與協(xié)同規(guī)劃人員較多、層次有差異，如何保障協(xié)同規(guī)劃過程中規(guī)劃人員操作的獨立性和完整性是需要解決的問題之一。

3）協(xié)同過程數(shù)據(jù)信息一致性問題：協(xié)同規(guī)劃過程中不同規(guī)劃人員涉及規(guī)劃方案、在軌資源使用情況、規(guī)劃對象等眾多信息，部分信息是動態(tài)變化的，如何在協(xié)同過程中為規(guī)劃人員提供一致性信息是需要解決的問題之一。

3 協(xié)同規(guī)劃設(shè)計

3.1 協(xié)同規(guī)劃模型建立

3.1.1 用戶模型

為不同層次的協(xié)同規(guī)劃人員構(gòu)建通用用戶模型，便于用戶與協(xié)同規(guī)劃系統(tǒng)人機交互，開展協(xié)同操作。通用的用戶模型定義如式（1）：

1）用戶的基本屬性UserAttr定義為UserAttr＝ ｛Name，System，Domain｝， 包括用戶名稱，所屬系統(tǒng)及支持領(lǐng)域。

2）用戶崗位UserPost分為管理員、總體、設(shè)計人員和審批人員四類崗位。

3）用戶權(quán)限UserLimits指為不同用戶崗位分配的權(quán)限，區(qū)分為總體和系統(tǒng)兩類，包括查看、操作、審批等權(quán)限。

4）身份認(rèn)證CA用以保障用戶安全訪問協(xié)同規(guī)劃環(huán)境，開展協(xié)同操作。

3.1.2 規(guī)劃模型

規(guī)劃模型是協(xié)同規(guī)劃的重點，指通過協(xié)同平臺為各用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息，包括需求模型、約束模型和規(guī)劃指標(biāo)模型。本文在總結(jié)文獻(xiàn)［8?10］中關(guān)于短期任務(wù)規(guī)劃模型優(yōu)點的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實際設(shè)計了協(xié)同過程的規(guī)劃模型。其中，需求模型是協(xié)同過程中信息交互共享的基本單元，約束模型為協(xié)同用戶提供統(tǒng)一的約束處理策略，規(guī)劃指標(biāo)模型則貫穿在協(xié)同規(guī)劃全過程；在協(xié)同過程中，用戶按照此模型開展協(xié)同操作。規(guī)劃模型定義如式（2）：

1）規(guī)劃對象需求模型Object

規(guī)劃對象是在軌事件?活動。作為信息交互共享的基本單元，規(guī)劃對象需求模型定義為Ob?ject＝ ｛StartT， EndT， System， Pr.o， ActT， AstWork?Time， ComSup， DevSup， SunAngle， Act Re， …｝，主要包括通用的規(guī)劃影響因素，如起止時間、所屬系統(tǒng)、優(yōu)先級、活動時長、人時、測控支持、設(shè)備支持、光照條件及活動關(guān)系等。其中測控支持Com?Sup包含測控區(qū)需求、測控站、數(shù)傳速率及測控時長；設(shè)備支持DevSup包含功耗、散熱、排廢氣、抽真空、負(fù)載能力等需求，還需區(qū)分其隸屬艙段。

2）約束模型Constrain

任務(wù)協(xié)同規(guī)劃約束包含兩類，一類是自身工作條件約束，如陽光角、觀測目標(biāo)、微重力、溫濕度等，該類約束可由參與協(xié)同規(guī)劃的各系統(tǒng)規(guī)劃人員結(jié)合空間站平臺的軌道、姿態(tài)、測控區(qū)等進(jìn)行解算，獲取約束解空間。另一類是總體資源約束，需各系統(tǒng)規(guī)劃人員遵循的統(tǒng)一約束，主要包括人時、測控通信、設(shè)備的功耗、散熱等方面。

（1）人時約束模型

在軌航天員人時約束包括航天員一周工作天數(shù)約束和每天工作時間約束，要求活動盡量安排在航天員的工作時間，不占用航天員的休息時間。人時約束模型定義為 Activity.StartTime∈［Astro?nautWorkTimeStart， AstronautWorkTimeend］ 且 Activi?ty.（StartTim e ＋ Dur） ∈ ［AstronautWorkTimeStart，AstronautWorkTimeend］。

（2）測控通信約束模型

測控通信約束假設(shè)只考慮數(shù)傳約束，由于測控站、通信衛(wèi)星覆蓋等因素影響，數(shù)傳帶寬也是隨時間變化的曲線；因此某一時刻在執(zhí)行活動的總需求帶寬不得超過可用帶寬總量。測控通信約束模型定 義 為：Bandwidth ≤ BD（t）。

（3）設(shè)備約束模型

一些活動在執(zhí)行過程中需要一個或多個正常工作設(shè)備支持，大部分設(shè)備存在著功耗、散熱、抽真空及排廢氣等需求，以及艙段、負(fù)載能力等約束。同一時刻，同一艙段開展實驗的設(shè)備功耗、散熱、抽真空、排廢氣滿足式（3）所示條件：

由于光照條件約束、太陽帆板供電能力等因素的影響，空間站總功率隨時間變化會產(chǎn)生波動；因此同一時刻，空間站所有工作活動的設(shè)備功耗不能超出可用總量，滿足條件：Device.Power（t） ＜ Power（t）。

3）規(guī)劃指標(biāo)模型Fun

規(guī)劃指標(biāo)貫穿協(xié)同規(guī)劃全過程，是各層級協(xié)同規(guī)劃制定規(guī)劃方案的基本依據(jù)，不同的規(guī)劃指標(biāo)對應(yīng)輸出滿足決策者不同偏好的規(guī)劃結(jié)果，可通過合理選取某個規(guī)劃指標(biāo)或多個規(guī)劃指標(biāo)的組合，確保規(guī)劃結(jié)果達(dá)到預(yù)期目的。主要從安全性、魯棒性和效益性三個方面設(shè)計規(guī)劃指標(biāo)。

（1） 安全性

任務(wù)規(guī)劃的基本目標(biāo)是確保航天員安全駐留、平臺穩(wěn)定運行，確保與之相關(guān)事件編排進(jìn)規(guī)劃方案。以安全性指標(biāo)為主的規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)可定義為式（4）：

其中，事件Eventi是與航天員、平臺安全相關(guān)事件，γ是重要事件的完成度參考值，β是一般事件完成度參考值，α是指事件規(guī)劃系數(shù)，即被規(guī)劃為1，未被規(guī)劃為0。

（2） 魯棒性

任務(wù)規(guī)劃的魯棒性主要體現(xiàn)為在擾動的情況下，規(guī)劃方案不受到影響或者影響較??；即不僅當(dāng)規(guī)劃方案按預(yù)期計劃執(zhí)行時的收益較好，而且在執(zhí)行時遇到小的擾動時仍能保持較好的收益。在基于某收益性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，設(shè)定一個基于關(guān)鍵事件鄰域的魯棒性規(guī)劃指標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)可定義為式（5）：

其中，U是在一定時間范圍內(nèi)已規(guī)劃事件的個數(shù)，Δt是關(guān)鍵事件調(diào)整的時間范圍，Eventp.t是關(guān)鍵事件p的執(zhí)行時長，f1（Eventp）是關(guān)鍵事件在可調(diào)整時間范圍內(nèi)的收益。因此規(guī)劃方案的魯棒性主要取決于關(guān)鍵事件可調(diào)整時間和對應(yīng)時間范圍內(nèi)的所有事件的收益性，f越大，規(guī)劃方案的魯棒性越強。

（3） 效益性

任務(wù)規(guī)劃對效益的影響主要體現(xiàn)在完成事件的總收益以及各類事件的安排比例上。收益高低可以按優(yōu)先級或完成事件數(shù)量等不同指標(biāo)來衡量；應(yīng)用效益主要體現(xiàn)在空間應(yīng)用在軌事件的安排效益總和；人時利用率主要體現(xiàn)在盡可能充分使用在軌人時資源。

①在軌事件完成優(yōu)先級收益

事件優(yōu)先級是評價事件重要性的一個重要指標(biāo)，在空間站運營過程中，希望重要的事件能夠盡可能多的得到執(zhí)行，因此，在滿足約束沖突的基礎(chǔ)上，將規(guī)劃方案中事件優(yōu)先級收益最大設(shè)定為目標(biāo)函數(shù)如式（6）：

②應(yīng)用任務(wù)完成收益

為充分利用空間站上有限的資源，開展大規(guī)模的空間應(yīng)用，發(fā)揮載人空間站工程大平臺、有人參與、天地往返運輸?shù)扔欣麠l件，可將規(guī)劃方案中應(yīng)用任務(wù)的收益最大作設(shè)定為目標(biāo)函數(shù)如式（7）：

其中，f1（Eventi.priority ＝ 1） 是保障航天員安全駐留、平臺穩(wěn)定運行相關(guān)的重要事件能夠執(zhí)行，在此基礎(chǔ)上設(shè)定應(yīng)用任務(wù)收益目標(biāo)取最大值。

3.2 基于多級遞階控制的協(xié)同規(guī)劃策略

多級遞階控制結(jié)構(gòu)主要用于解決復(fù)雜的決策控制問題，將復(fù)雜決策問題分解為子決策問題的序列，每個子決策問題有一個解，是該決策單元的輸出，也是下一個決策單元的輸入，逐級分解，形成遞階結(jié)構(gòu)。

飛行任務(wù)協(xié)同規(guī)劃是一個多約束的復(fù)雜規(guī)劃問題，亦即是一個復(fù)雜的決策控制問題，需要把維數(shù)高、求解難的復(fù)雜協(xié)同規(guī)劃問題分解為若干維數(shù)低、較為簡單的子問題，分解為不同層級的協(xié)同規(guī)劃，目的是獲得一個滿足約束的可行解。這樣便于各層級建立數(shù)學(xué)模型和求解，節(jié)約運算時間；便于各層級就地控制，快速反應(yīng)，有利于在線實時協(xié)同控制。基于多級遞階控制的設(shè)計，協(xié)同規(guī)劃可分解為系統(tǒng)間協(xié)同規(guī)劃與系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同規(guī)劃兩個層級，各層次的協(xié)同規(guī)劃參與方按照權(quán)限統(tǒng)籌負(fù)責(zé)，實現(xiàn)系統(tǒng)間、系統(tǒng)內(nèi)部等不同層級的協(xié)同規(guī)劃及控制，主要流程如圖1所示。

圖1 多級遞階協(xié)同規(guī)劃流程Fig.1 Procedure of multi?level hierarchical Collabo?rative planning

1）場景創(chuàng)建

由總體創(chuàng)建場景，確定飛行方案、明確重要事件時間節(jié)點、規(guī)劃指標(biāo)，給出總體在軌資源與約束信息，在軌資源包括人時、功耗、散熱、測控等，約束主要包括空間站的軌道、姿態(tài)信息以及在軌物資狀態(tài)等；作為協(xié)同規(guī)劃的基本輸入，總體下發(fā)該場景至各系統(tǒng)。

2）系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同規(guī)劃

多個系統(tǒng)同時組織開展本系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同規(guī)劃，結(jié)合協(xié)同規(guī)劃模型，由用戶模型控制不同層級規(guī)劃崗位的操作權(quán)限與流程；由規(guī)劃模型的約束模型、規(guī)劃指標(biāo)模型實現(xiàn)全局的快速重規(guī)劃、沖突檢查等功能。主要過程：設(shè)計規(guī)劃崗位按照權(quán)限，根據(jù)新下發(fā)的規(guī)劃場景，構(gòu)建協(xié)同規(guī)劃相關(guān)模型開展初步規(guī)劃，利用快速重規(guī)劃、沖突檢查、輔助分析工具等功能完成實時在線編排過程；完成后保存并提交，待審批。審批規(guī)劃崗位通過歷史版本對比，審查提交信息，按需調(diào)整并審批。以此迭代更新，系統(tǒng)內(nèi)完成協(xié)同編排后上報總體，等待開展系統(tǒng)間協(xié)同編排。

3）系統(tǒng)間協(xié)同規(guī)劃

在總體的組織下開展系統(tǒng)間的協(xié)同規(guī)劃，主要策略是按照優(yōu)先級等原則化解沖突和遠(yuǎn)程協(xié)商化解沖突。其操作過程與系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同規(guī)劃類似，先是確定資源沖突的事件，按照沖突化解策略初步開展沖突消解?？砂凑斩嗉s束的角度化解沖突，如按照優(yōu)先級，或同等優(yōu)先級時，可按照自身強約束、人時需求、測控需求等方式逐步消解。若仍存在不可調(diào)解的沖突，可借助遠(yuǎn)程協(xié)商系統(tǒng)面對面交流開展協(xié)同編排。以此迭代更新，最終多方均確認(rèn)后輸出規(guī)劃方案。

3.3 協(xié)同規(guī)劃支撐環(huán)境

協(xié)同規(guī)劃支撐環(huán)境支持多人在線協(xié)同規(guī)劃同一方案，能夠?qū)崟r同步規(guī)劃結(jié)果和資源使用信息，最終讓規(guī)劃人員共同完成一項規(guī)劃任務(wù)?；诜植际骄W(wǎng)絡(luò)，采用B／S架構(gòu)設(shè)計任務(wù)協(xié)同規(guī)劃支撐環(huán)境，主要框架如圖2所示。

圖2 協(xié)同規(guī)劃支撐環(huán)境基本框架Fig.2 Basic framework of collaborative planning support environment

該支撐環(huán)境重點提供如下支持能力：

1）崗位及權(quán)限管理。規(guī)劃過程中涉及總體、航天員、空間應(yīng)用、平臺等不同領(lǐng)域，需要為不同用戶設(shè)置崗位及權(quán)限，主要包括崗位增、刪、改及權(quán)限配置等功能。

2）多機實時在線協(xié)同操作。為各崗位提供實時在線操作環(huán)境，提供圖形操作、界面輸入、方案推薦等功能，能根據(jù)在線操作實時進(jìn)行沖突檢測；同時按照需求和崗位權(quán)限控制在線操作流程。

3）數(shù)據(jù)一致性控制。為各崗位提供統(tǒng)一的規(guī)劃場景、規(guī)劃方案、在軌資源使用情況、規(guī)劃對象等數(shù)據(jù)信息；在協(xié)同操作過程中，參與用戶間能夠?qū)崟r同步操作信息，保持全局?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

4）輔助分析工具集成。包括兩方面：一是總體輔助分析軟件，如軌道計算分析軟件、能源平衡分析軟件、熱控平衡分析軟件等輔助分析軟件，為協(xié)同規(guī)劃提供總體約束分析支持。二是各系統(tǒng)規(guī)劃支持系統(tǒng)、不同載荷約束解算軟件等。

其中，數(shù)據(jù)一致性控制是協(xié)同的關(guān)鍵，本文同樣采取了多級遞階控制方式實現(xiàn)協(xié)同過程的數(shù)據(jù)一致性控制。分為源數(shù)據(jù)、系統(tǒng)級數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)及緩存數(shù)據(jù)等，結(jié)合協(xié)同操作實現(xiàn)不同層級數(shù)據(jù)的發(fā)布與同步，如圖3所示。程如圖4所示。

由系統(tǒng)級數(shù)據(jù)表同步、分發(fā)的用戶數(shù)據(jù)表是統(tǒng)一的，系統(tǒng)內(nèi)各用戶基于用戶數(shù)據(jù)表開展協(xié)同操作。主要過程為：各用戶分別選擇操作對象，按需調(diào)整編輯，此時操作對象處于鎖定狀態(tài)；調(diào)整完成后該用戶保存本地操作至用戶數(shù)據(jù)表；用戶數(shù)據(jù)表實時更新到系統(tǒng)級數(shù)據(jù)表，至此操作對象處于鎖定狀態(tài)，本地操作對其他用戶不可見。系統(tǒng)級數(shù)據(jù)表實時分發(fā)更新信息，同步所有用戶數(shù)據(jù)表，實現(xiàn)當(dāng)前操作信息系統(tǒng)內(nèi)可見；同時釋放操作對象，便于其他用戶再次按需操作調(diào)整。

4 實例驗證

圖3 多級遞階數(shù)據(jù)一致性控制圖示Fig.3 Chart of multi?level hierarchical data consis?tency control

數(shù)據(jù)一致性控制分為三層結(jié)構(gòu)，第一層由源數(shù)據(jù)保障各系統(tǒng)級數(shù)據(jù)表的分發(fā)與同步；第二層由系統(tǒng)級數(shù)據(jù)表保障各用戶數(shù)據(jù)表的分發(fā)與同步；第三層由用戶數(shù)據(jù)表保障本用戶緩存數(shù)據(jù)的存儲與同步。以系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同為例，數(shù)據(jù)同步的過

為驗證任務(wù)協(xié)同規(guī)劃設(shè)計思路的正確性，基于B／S架構(gòu)實現(xiàn)了協(xié)同規(guī)劃驗證環(huán)境基本功能。基于瀏覽器登錄訪問、協(xié)同規(guī)劃、數(shù)據(jù)一致性等功能，實現(xiàn)多用戶分布式實時在線訪問操作，主要功能組成如圖5所示。

協(xié)同規(guī)劃驗證環(huán)境基本功能分為三層：第一層是Web瀏覽器端，包括身份認(rèn)證、信息展示、信息查詢及協(xié)同操作等功能；第二層是協(xié)同規(guī)劃主要功能層，重點包括權(quán)限管理與工作流控制、協(xié)同操作基本功能、方案推薦與定位、數(shù)據(jù)一致性控制等功能；第三層是數(shù)據(jù)庫，包括用戶信息、規(guī)劃模型、規(guī)劃方案及協(xié)同過程數(shù)據(jù)等。

圖4 系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同數(shù)據(jù)一致性控制序列圖Fig.4 Sequence chart of intra?system collaborative data consistency control

圖5 功能組成Fig.5 Functional components

為了在實際工程中驗證協(xié)同規(guī)劃的可行性，本文參考空間實驗室任務(wù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)定任務(wù)周期為2個月，在軌駐留2人，假定總體可用的功耗、帶寬等具體數(shù)值，在軌事件?活動包括載荷實驗、航天醫(yī)學(xué)實驗及技術(shù)實驗等，共1329項?；谠摥h(huán)境開展系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同與系統(tǒng)間協(xié)同。在協(xié)同過程中假定了人時、功耗的相關(guān)沖突。以人時沖突為例，在同一時刻存在兩個事件搶占航天員人時的情況，基于事件優(yōu)先級策略進(jìn)行調(diào)整。由低優(yōu)先級事件的關(guān)聯(lián)用戶進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整操作，通過推薦方案功能快速計算給出待調(diào)整事件的可調(diào)整區(qū)間；該功能是在不修改其他事件的基礎(chǔ)上，結(jié)合總體可用資源和約束，計算得到能夠滿足該事件的可行解，不影響已編排的方案。同時，其他用戶可按需調(diào)整其它資源沖突關(guān)聯(lián)事件；通過多輪迭代操作完成協(xié)同規(guī)劃。協(xié)同調(diào)整操作流程示例如圖6所示。

圖6 協(xié)同操作流程示例Fig.6 Sample of collaborative operation procedure

本次協(xié)同規(guī)劃實例應(yīng)用，一方面驗證了多用戶實時在線協(xié)同規(guī)劃的過程；另一方面驗證了協(xié)同規(guī)劃的高效性，區(qū)別于傳統(tǒng)的會議模式協(xié)調(diào)沖突，該環(huán)境減少了工作的人時成本。無論是系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)間協(xié)同，可按系統(tǒng)→領(lǐng)域→類別→具體事件的層次明確參與沖突化解的用戶，避免多輪全員參與開會討論的狀況。

5 結(jié)論

本文針對我國空間站飛行任務(wù)協(xié)同規(guī)劃的特性，結(jié)合大系統(tǒng)控制論中的“多級遞階控制”理論提出的基于多級遞階控制的協(xié)同規(guī)劃策略和協(xié)同數(shù)據(jù)一致性控制方法，可有效地保證多用戶協(xié)同規(guī)劃過程中資源、約束等信息的一致性和有效性，可作為我國空間站運營飛行任務(wù)規(guī)劃的一條可行的技術(shù)途徑。

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