基于智能計(jì)劃管理的測(cè)控自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，四川 西昌 615000)

0 引言

隨著航天業(yè)務(wù)網(wǎng)IP網(wǎng)絡(luò)化改造的完成和航天發(fā)射相關(guān)信息系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，在建設(shè)過(guò)程中提出了很多新的理念，如自動(dòng)化聯(lián)調(diào)、自動(dòng)化運(yùn)行、運(yùn)行管理、遠(yuǎn)程化操作、自動(dòng)化測(cè)試、智能故障診斷[1]、智能任務(wù)輔助支持等。為解決未來(lái)航天發(fā)射任務(wù)高要求、高密度、高強(qiáng)度與組織指揮、技術(shù)管理、人力資源之間的突出矛盾，提高航天測(cè)控自動(dòng)化運(yùn)行水平，提出了基于智能計(jì)劃管理的測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行管理理念，分析了航天測(cè)控自動(dòng)化運(yùn)行管理需求，運(yùn)行模式、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)。

1 測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行管理現(xiàn)狀

目前，因航天發(fā)射場(chǎng)大部分測(cè)控裝備服役時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)信息化支持能力相對(duì)欠缺，雖然已完成了IP網(wǎng)絡(luò)化改造，實(shí)現(xiàn)了測(cè)控信息的網(wǎng)絡(luò)化傳輸，但能夠傳輸?shù)男畔⒁廊槐容^局限，仍停留在業(yè)務(wù)信息和少量狀態(tài)信息，只滿足基本業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更高層次的信息綜合應(yīng)用，裝備運(yùn)行管理仍較大程度依賴于人工操作[2]，僅少部分裝備實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操控，距真正意義上的自動(dòng)化運(yùn)行仍有很大差距。

究其原因，主要集中在兩個(gè)方面。一是部分測(cè)控裝備相對(duì)服役年限較長(zhǎng)，其研制時(shí)所采用的技術(shù)相對(duì)陳舊；二是新研裝備設(shè)計(jì)理念沒(méi)跟上時(shí)代要求或技術(shù)不成熟，導(dǎo)致裝備自動(dòng)化運(yùn)行支持能力不足。這就要求各測(cè)控裝備在自動(dòng)化運(yùn)行方面進(jìn)行必要的技術(shù)革新和改造，以具備自動(dòng)化運(yùn)行支持能力。

2 測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行需求

顧名思義，自動(dòng)化運(yùn)行就是在不需要人為干預(yù)的情況下，裝備能夠完成一系列操作或處理。測(cè)控裝備的自動(dòng)化運(yùn)行就是在不需要崗位人員干預(yù)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)、狀態(tài)準(zhǔn)備、系統(tǒng)自檢(故障診斷)、指標(biāo)測(cè)試、參與聯(lián)調(diào)、數(shù)據(jù)上報(bào)等一系列功能。

航天測(cè)控的自動(dòng)化運(yùn)行，需要一個(gè)自動(dòng)化運(yùn)行管理控制中心，對(duì)所屬的所有測(cè)控裝備進(jìn)行集中高效的管控。同時(shí)，各測(cè)控裝備需具備接收管理、自主完成上述裝備操作的能力。

2.1 自動(dòng)化運(yùn)行管理控制中心功能需求

自動(dòng)化運(yùn)行通常采用計(jì)劃或指令方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)各裝備進(jìn)行集中有效的管理與控制。自動(dòng)化運(yùn)行管理控制中心(以下簡(jiǎn)稱管控中心)向各測(cè)控裝備下達(dá)自動(dòng)化運(yùn)行的計(jì)劃或指令，各測(cè)控裝備接收計(jì)劃或指令，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)裝備自動(dòng)化運(yùn)行。

因此，智能計(jì)劃生成與管理是測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的核心，應(yīng)構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的自動(dòng)化運(yùn)行與管理控制中心，由其來(lái)實(shí)現(xiàn)智能計(jì)劃生成與管理功能。

圖1 自動(dòng)化運(yùn)行管控中心對(duì)外連接關(guān)系圖

2.1.1 計(jì)劃接收

測(cè)控裝備的自動(dòng)化運(yùn)行與管理不能孤立于其它航天業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，管控中心應(yīng)具備計(jì)劃接收功能，接收綜合運(yùn)行管理系統(tǒng)、任務(wù)指揮系統(tǒng)、以及其他任務(wù)中心指揮系統(tǒng)等在內(nèi)的工作計(jì)劃，工作計(jì)劃包括日常計(jì)劃、任務(wù)階段計(jì)劃、節(jié)點(diǎn)計(jì)劃(聯(lián)調(diào)、空間目標(biāo)監(jiān)視、衛(wèi)星長(zhǎng)管等)等。

2.1.2 人工計(jì)劃編制與調(diào)整

管控中心應(yīng)具備人工計(jì)劃編制功能，用戶可通過(guò)友好的用戶界面快速實(shí)現(xiàn)工作計(jì)劃的擬制，也可通過(guò)格式文件導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的快速錄入，完成計(jì)劃初步編制工作。人工計(jì)劃調(diào)整功能，是為人工干預(yù)系統(tǒng)計(jì)劃預(yù)留的接口，當(dāng)自動(dòng)生成的計(jì)劃在某些方面不能滿足實(shí)際工作需要時(shí)，可通過(guò)人工方式對(duì)計(jì)劃做局部調(diào)整。

2.1.3 計(jì)劃管理

管控中心應(yīng)具備對(duì)所有計(jì)劃進(jìn)行有效管理的功能，能夠完成所有計(jì)劃的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與管理功能[3]。

2.1.4 計(jì)劃智能調(diào)整與生成

管控中心應(yīng)具備計(jì)劃沖突的判斷與消解功能，實(shí)現(xiàn)所有工作計(jì)劃的時(shí)間、資源沖突性判斷，利用計(jì)劃規(guī)則庫(kù)，采用基于規(guī)則判斷的計(jì)劃調(diào)整模式，對(duì)工作計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)智能調(diào)整，并生成最優(yōu)工作計(jì)劃。

2.1.5 計(jì)劃上報(bào)與下達(dá)

管控中心應(yīng)具備將最優(yōu)工作計(jì)劃實(shí)時(shí)向目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行上報(bào)或下達(dá)的功能。目標(biāo)系統(tǒng)主要包括綜合運(yùn)管系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)以及測(cè)控裝備端。

2.2 測(cè)控裝備端自主運(yùn)行功能需求

航天測(cè)控自動(dòng)化運(yùn)行僅僅依靠管控中心是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，主要依賴于測(cè)控裝備自動(dòng)化運(yùn)行的支持能力。

2.2.1 計(jì)劃接收

測(cè)控裝備須具備接收管控中心發(fā)來(lái)的各類計(jì)劃或指令的能力，并將工作計(jì)劃實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給裝備管理計(jì)算機(jī)。

2.2.2 計(jì)劃解析與分解

測(cè)控裝備端應(yīng)具備對(duì)各類計(jì)劃解析和分解的能力，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的可操作性分解，將具體計(jì)劃轉(zhuǎn)換成一系列裝備操作指令，形成操作指令集。

2.2.3 狀態(tài)判斷

裝備管理計(jì)算機(jī)在接收到解析和分解后的裝備操作指令集后，對(duì)裝備自身狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷，全程實(shí)時(shí)完成裝備自檢和故障診斷，對(duì)指令集的指令逐一判斷，并對(duì)執(zhí)行每一條指令應(yīng)具備的充要條件進(jìn)行全面判斷，實(shí)時(shí)記錄判斷結(jié)果。

2.2.4 自動(dòng)執(zhí)行

在完成狀態(tài)判斷的基礎(chǔ)上，若具備自動(dòng)執(zhí)行條件，裝備則自動(dòng)逐條執(zhí)行操作指令集，并實(shí)時(shí)記錄自動(dòng)執(zhí)行情況。

2.2.5 自主上報(bào)

測(cè)控裝備應(yīng)具備將狀態(tài)判斷結(jié)果、自動(dòng)執(zhí)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)上報(bào)的功能，無(wú)論是完成、未執(zhí)行、或是中止執(zhí)行等情況，實(shí)時(shí)反饋給管控中心，供決策和管理使用。

3 測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行模式

本文提出了智能計(jì)劃管理的自動(dòng)化運(yùn)行模式，其系統(tǒng)信息流如圖2所示。

圖2 測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行信息流圖

其中，其他系統(tǒng)(含綜合運(yùn)管系統(tǒng)、任務(wù)指揮系統(tǒng)、其他指揮系統(tǒng)等)在具有權(quán)限的情況下，可向管控中心發(fā)送工作計(jì)劃，管控中心在接收到計(jì)劃后，自動(dòng)觸發(fā)計(jì)劃時(shí)間、資源沖突性判斷，采用規(guī)則判斷的資源調(diào)配方法進(jìn)行計(jì)劃智能動(dòng)態(tài)調(diào)整，自動(dòng)生成最優(yōu)工作計(jì)劃，并完成工作計(jì)劃的上報(bào)和下達(dá)。

測(cè)控裝備作為執(zhí)行端，在接收到下達(dá)的計(jì)劃后，自動(dòng)調(diào)用計(jì)劃解析與分解功能，對(duì)計(jì)劃進(jìn)行分解和細(xì)化，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃向裝備具體操作指令的轉(zhuǎn)化，生成裝備操作指令集并下達(dá)給裝備管理模塊。裝備管理模塊首先對(duì)裝備進(jìn)行自檢和故障診斷，判斷裝備當(dāng)前狀態(tài)是否滿足執(zhí)行相關(guān)裝備操作指令集的條件，若滿足則順序執(zhí)行；若不滿足則中止并上報(bào)相關(guān)情況，方便通過(guò)人工操作干預(yù)裝備，實(shí)現(xiàn)裝備的自動(dòng)化運(yùn)行。

3.1 系統(tǒng)硬件組成

航天測(cè)控自動(dòng)化運(yùn)行硬件部分主要由管控中心服務(wù)器、自動(dòng)化運(yùn)行管理終端、測(cè)控裝備及其交互計(jì)算機(jī)、管理計(jì)算機(jī)、以及其它指揮應(yīng)用系統(tǒng)等。

管控中心服務(wù)器主要完成計(jì)劃接收、計(jì)劃沖突判斷、計(jì)劃智能調(diào)整與生成[4-6]以及計(jì)劃下達(dá)等功能。

監(jiān)控管理終端主要為用戶提供計(jì)劃創(chuàng)建、編輯和調(diào)整的交互環(huán)境，實(shí)時(shí)展現(xiàn)計(jì)劃執(zhí)行情況，方便各級(jí)用戶指揮與決策。

圖3 航天測(cè)控自動(dòng)化運(yùn)行硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

3.2 軟件體系結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化運(yùn)行軟件體系結(jié)構(gòu)主要包括管控中心軟件和裝備端軟件兩部分。

管控中心軟件主要包括數(shù)據(jù)支撐層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層，其體系架構(gòu)如圖4所示。

1)數(shù)據(jù)支持層主要包括計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)劃調(diào)整規(guī)則庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存放接收到的工作計(jì)劃或管理員錄入的計(jì)劃。計(jì)劃調(diào)整規(guī)則庫(kù)主要用于存放計(jì)劃調(diào)整和生成的知識(shí)規(guī)則。

2)數(shù)據(jù)處理層主要實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的接收、管理、處理和生成，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的沖突判斷，完成計(jì)劃的智能調(diào)整與生成，主要包括數(shù)據(jù)通信接口、計(jì)劃管理、智能計(jì)劃處理、計(jì)劃生成等功能模塊。

3)數(shù)據(jù)應(yīng)用層主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編輯和展示，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的人工錄入、計(jì)劃執(zhí)行情況展示等，包括計(jì)劃編輯和計(jì)劃展示兩個(gè)模塊。

圖4 航天測(cè)控管控中心軟件體系結(jié)構(gòu)

航天測(cè)控裝備端軟件主要實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的接收(數(shù)據(jù)通信接口)、計(jì)劃解析、計(jì)劃分析、裝備綜合管理、裝備狀態(tài)判斷、計(jì)劃執(zhí)行、狀態(tài)上報(bào)等功能，其體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 航天測(cè)控裝備端軟件體系結(jié)構(gòu)

1)數(shù)據(jù)通信接口模塊需要部署在測(cè)控裝備交互計(jì)算機(jī)上，完成計(jì)劃的接收并向裝備管理計(jì)算機(jī)(主控微機(jī))進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

2)計(jì)劃解析、計(jì)劃分解功能既可部署在交互計(jì)算機(jī)上，也可部署在裝備主控計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)接收計(jì)劃的解析和分解工作，形成最終裝備可識(shí)別、可執(zhí)行的操作指令(指令集)。為減輕裝備管理計(jì)算機(jī)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，可將此功能部署在交互計(jì)算機(jī)上。

3)裝備管理計(jì)算機(jī)(主控微機(jī))在接收到可執(zhí)行裝備操作指令后，對(duì)裝備是否滿足執(zhí)行操作指令的條件進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果確定是否執(zhí)行指令并進(jìn)行狀態(tài)上報(bào)，主要包括裝備綜合管理、狀態(tài)判斷、計(jì)劃執(zhí)行和情況上報(bào)等功能。

4 關(guān)鍵技術(shù)

目前，在航天發(fā)射場(chǎng)通過(guò)運(yùn)行管理系統(tǒng)建設(shè)，初步儲(chǔ)備了基于計(jì)劃的裝備管理經(jīng)驗(yàn)。管控中心的功能在運(yùn)管系統(tǒng)中得到了一定的體現(xiàn)，運(yùn)管系統(tǒng)中的任務(wù)輔助支持軟件承擔(dān)了管控中心的角色，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)已在一定程度上考慮了計(jì)劃的描述、計(jì)劃沖突判斷以及自動(dòng)消解算法等功能，在運(yùn)管信息轉(zhuǎn)發(fā)策略控制上進(jìn)行了體現(xiàn)。本文重點(diǎn)介紹運(yùn)行管理控制中心的計(jì)劃描述模型和計(jì)劃智能調(diào)整算法等關(guān)鍵技術(shù)。

4.1 計(jì)劃描述模型

計(jì)劃描述模型的建立過(guò)程是：首先，建立計(jì)劃的分類體系和計(jì)劃要素的分類體系；然后，抽象出計(jì)劃要素元數(shù)據(jù)的描述模型和計(jì)劃的描述模型，形成計(jì)劃模板；最后，基于模板生成計(jì)劃，具體如圖6所示。

圖6 計(jì)劃描述模型建立過(guò)程

計(jì)劃要素主要包括要素的標(biāo)識(shí)、名稱、分類以及要素說(shuō)明等標(biāo)識(shí)性屬性[7]。航天測(cè)控計(jì)劃的要素主要包括：計(jì)劃編號(hào)(ID)、計(jì)劃名稱、所屬系統(tǒng)、所屬任務(wù)、計(jì)劃中心(本單位、外單位)、計(jì)劃類型(階段計(jì)劃、節(jié)點(diǎn)計(jì)劃)、所屬階段、計(jì)劃優(yōu)先級(jí)、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、目標(biāo)對(duì)象(參加裝備資源)、工作內(nèi)容、計(jì)劃說(shuō)明、父計(jì)劃、下達(dá)或上報(bào)對(duì)象(目標(biāo)對(duì)象、計(jì)劃中心、指揮系統(tǒng))。

考慮到計(jì)劃要能夠被專用系統(tǒng)或軟件自動(dòng)識(shí)別和處理，考慮可擴(kuò)展性和通用性，通常計(jì)劃交換格式采用XML格式表示。例如某航天發(fā)射任務(wù)的一次聯(lián)調(diào)計(jì)劃為例，其描述格式如下所示。

<計(jì)劃要素>

//ID唯一

//01表示階段計(jì)劃、02表示節(jié)點(diǎn)計(jì)劃

//01表示準(zhǔn)備階段、02表示實(shí)施階段，03表示總結(jié)階段

//01表示實(shí)戰(zhàn)，02表示長(zhǎng)管任務(wù)，03表示空間目標(biāo)探測(cè)任務(wù)，04表示合練，05表示外單位聯(lián)調(diào)，06表示本單位聯(lián)調(diào)，07表示部站聯(lián)調(diào)，08表示日常工作。

<目標(biāo)對(duì)象>

……

<工作內(nèi)容>//01表示A檢查，02表示B檢查，03表示C檢查，04表示D檢查，05表示E檢查，06表示F信息，07表示G檢查，08表示H檢查，09表示I檢查，10表示實(shí)時(shí)飛行。

……

//0X-XX任務(wù)XX階段

4.2 計(jì)劃智能調(diào)整算法

通過(guò)調(diào)用一個(gè)完備沖突消解規(guī)則庫(kù)的方式，實(shí)現(xiàn)測(cè)控計(jì)劃沖突的智能調(diào)整[8-11]。這種智能調(diào)整計(jì)劃的沖突處理方式可以有效提高計(jì)劃生成效率，減少由人工操作帶來(lái)的安全隱患。

針對(duì)航天測(cè)控實(shí)際情況，建立了基于沖突檢測(cè)與消解的計(jì)劃任務(wù)人工智能管理數(shù)學(xué)模型。

S=[s1s2…sl]T為任務(wù)計(jì)劃的狀態(tài)轉(zhuǎn)移向量，表示任務(wù)計(jì)劃的狀態(tài)演變情況，Φ=(φij)l×l為任務(wù)計(jì)劃集的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，表示任務(wù)計(jì)劃集的變化規(guī)律，R={r1,r2,…,rm}為預(yù)先制定的任務(wù)計(jì)劃分解規(guī)則，m為任務(wù)計(jì)劃分解規(guī)則數(shù)。

假設(shè)任務(wù)計(jì)劃的初始狀態(tài)為S(0)，第一次任務(wù)計(jì)劃分解規(guī)則集R(1)=R，則基于沖突檢測(cè)與消解的任務(wù)管理模型可表述為：

其中，?稱為分解算子，表示在給定狀態(tài)S(k)的前提下，將任務(wù)計(jì)劃分解規(guī)則集R(k)作用于原始種子集P而分解產(chǎn)生可執(zhí)行事件集P(k)的某種推理方法，例如搜索匹配法、規(guī)則演繹法等。

Sequence(·)為排序算子。它根據(jù)排序規(guī)則集RS，并按照某種算法將所有事件在時(shí)間軸上進(jìn)行排列。E*為中間變量，它表示由推理分解產(chǎn)生的可執(zhí)行事件集經(jīng)排序處理后的事件集。

Validate(·)為沖突檢測(cè)與消解算子。它依據(jù)沖突檢測(cè)與消解規(guī)則集RV，并按照某種智能算法對(duì)事件之間的矛盾沖突進(jìn)行檢查并予以排除，其基本的算法框架結(jié)構(gòu)如圖7。

圖7 計(jì)劃智能調(diào)整算法

首先，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)有無(wú)新的計(jì)劃錄入，錄入途徑有人工錄入的方式和其他系統(tǒng)向本系統(tǒng)發(fā)送的方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中接收到新的計(jì)劃后，自動(dòng)將當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)中的未完成的計(jì)劃取出作為初始計(jì)劃，使用沖突檢測(cè)規(guī)則庫(kù)對(duì)其進(jìn)行沖突檢測(cè)，看有無(wú)沖突情況出現(xiàn)。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的計(jì)劃存在沖突，則對(duì)當(dāng)前的沖突進(jìn)行簡(jiǎn)單分類，初步判定其是否屬于可消解的沖突。通常沖突都是體現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，存在測(cè)控裝備資源的矛盾和計(jì)劃時(shí)間的沖突性。

系統(tǒng)在識(shí)別出沖突區(qū)間后，在該區(qū)間內(nèi)根據(jù)計(jì)劃調(diào)整規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則進(jìn)行智能匹配，使用最優(yōu)規(guī)則對(duì)當(dāng)前計(jì)劃進(jìn)行一系列智能調(diào)整，消除當(dāng)前計(jì)劃中存在的沖突。

對(duì)于每種沖突，計(jì)劃調(diào)整規(guī)則庫(kù)中可以有多種計(jì)劃調(diào)整策略，同時(shí)，對(duì)于一種計(jì)劃調(diào)整策略也可能解決多種沖突問(wèn)題。一個(gè)經(jīng)過(guò)沖突檢測(cè)消除沖突的計(jì)劃往往帶來(lái)新的狀態(tài)，如事件時(shí)間或相互關(guān)系的變化，這種改變有可能導(dǎo)致新的沖突，所以有必要重新進(jìn)行沖突檢測(cè)。因此,在計(jì)劃優(yōu)化過(guò)程中往往需要反復(fù)進(jìn)行計(jì)劃修正和沖突檢測(cè)，直到?jīng)_突消解或者迭代循環(huán)超限而終止。多數(shù)情況迭代是一個(gè)收斂的過(guò)程，但是為防止在特殊情況下循環(huán)條件始終滿足而使程序無(wú)休止的運(yùn)行，設(shè)置一個(gè)迭代次數(shù)n(設(shè)計(jì)中將進(jìn)行中及未開始計(jì)劃的數(shù)量總和作為迭代次數(shù))，該值的選取可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，使之既能保證沖突消解所需的必要條件又能有效地控制運(yùn)行時(shí)間。

計(jì)劃智能調(diào)整就是在一定約束條件下，按照某一目標(biāo)函數(shù)對(duì)計(jì)劃進(jìn)行合理調(diào)整，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)。約束條件包括測(cè)控能力約束、有效時(shí)間約束、測(cè)控任務(wù)約束和測(cè)控資源約束。

測(cè)控能力約束主要包括：

1)測(cè)控頻段約束。測(cè)控目標(biāo)與測(cè)控資源的頻段相匹配才能進(jìn)行測(cè)控。

2)目標(biāo)飛行階段約束?？紤]到測(cè)控資源可測(cè)控弧段，對(duì)于目標(biāo)的不同飛行階段，應(yīng)使用不同的測(cè)控資源。

3)測(cè)控資源功能約束。測(cè)控資源分為能夠同時(shí)完成所有測(cè)控事件類型的全功能站(統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng))以及能提供部分測(cè)控服務(wù)的單功能站，如遙測(cè)單收站、遙測(cè)遙控站等。

有效時(shí)間約束主要是為了合理調(diào)配人力資源，主要包括：

1)任務(wù)時(shí)間約束：各項(xiàng)計(jì)劃盡量安排在8小時(shí)工作時(shí)間內(nèi)(實(shí)戰(zhàn)任務(wù)、空間目標(biāo)探測(cè)、長(zhǎng)管任務(wù)除外)。

2)狀態(tài)切換時(shí)間約束。同一性質(zhì)的聯(lián)調(diào)盡量不能安排在24小時(shí)內(nèi)，參加任務(wù)的裝備在射后12小時(shí)內(nèi)盡可能不安排計(jì)劃。

3)均勻分布約束。計(jì)劃在階段劃分中均勻分布。

在計(jì)劃安排上，盡量避免沖突，有沖突時(shí)，進(jìn)行微調(diào)(目標(biāo)時(shí)間向前或向后取最小時(shí)間間隔。

沖突調(diào)整的規(guī)則主要包括：

1)指揮系統(tǒng)發(fā)送的計(jì)劃指令優(yōu)于任何計(jì)劃，優(yōu)先執(zhí)行。

2)在無(wú)指揮系統(tǒng)更改計(jì)劃指令的情況下，實(shí)戰(zhàn)任務(wù)計(jì)劃優(yōu)先級(jí)最高，不可更改。

3)在無(wú)指揮系統(tǒng)更改計(jì)劃指令的情況下，外單位長(zhǎng)管任務(wù)、空間目標(biāo)探測(cè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)次之。

4)在無(wú)指揮系統(tǒng)更改計(jì)劃指令的情況下，合練任務(wù)優(yōu)先級(jí)高于聯(lián)調(diào)(本單位、外單位)。

5)在無(wú)指揮系統(tǒng)更改計(jì)劃指令的情況下，外單位聯(lián)調(diào)高于本單位聯(lián)調(diào)。

沖突調(diào)整的目的是確保對(duì)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的影響最小。為此，定義了任務(wù)重要性優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

其中:ξij為決策變量，若任務(wù)i在時(shí)間段j上被完成，其值為1，否則為0；JPi為任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。

5 應(yīng)用初探

在航天測(cè)控運(yùn)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，努力向自動(dòng)化管控中心的功能靠近，其中任務(wù)輔助支持軟件承擔(dān)了一定的自動(dòng)化運(yùn)行管理角色，是運(yùn)管系統(tǒng)的計(jì)劃管理中心，它有一項(xiàng)功能為運(yùn)管信息轉(zhuǎn)發(fā)策略控制，主要根據(jù)現(xiàn)有活動(dòng)任務(wù)子網(wǎng)組成及工作計(jì)劃(依托任務(wù)計(jì)劃信息數(shù)據(jù)庫(kù))，生成未來(lái)一段時(shí)間段內(nèi)運(yùn)管信息轉(zhuǎn)發(fā)策略。

在任務(wù)輔助支持軟件中，任務(wù)計(jì)劃定義如圖8所示。

圖8 運(yùn)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中計(jì)劃定義表

當(dāng)用戶錄入的計(jì)劃與現(xiàn)有計(jì)劃沖突時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)沖突進(jìn)行判斷并提醒，當(dāng)用戶確認(rèn)允許沖突的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)策略進(jìn)行調(diào)整，形成最終轉(zhuǎn)發(fā)策略。計(jì)劃沖突如圖9所示，優(yōu)化后的轉(zhuǎn)發(fā)策略如圖10所示。

圖9 運(yùn)管系統(tǒng)計(jì)劃編輯(沖突)

圖10 運(yùn)管系統(tǒng)中生成的轉(zhuǎn)發(fā)策略

6 結(jié)束語(yǔ)

本文從測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行管理現(xiàn)狀出發(fā)，梳理了測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的相關(guān)需求，探討了測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行模式，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟硬件體系，論述了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)，并在發(fā)射場(chǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)建設(shè)中進(jìn)行了初步應(yīng)用。