朱明月 高凌雁 阮寧娟 李帥 李希媛

面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)

朱明月1高凌雁2阮寧娟2李帥1李希媛1

（1 錢學(xué)森空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，北京 100094）（2 北京空間機(jī)電研究所，北京 100094）

中國(guó)空間系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展對(duì)衛(wèi)星體系頂層規(guī)劃提出了更高要求，如何統(tǒng)籌用戶應(yīng)用需求和衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展，科學(xué)設(shè)計(jì)中國(guó)空間系統(tǒng)是亟需解決的問題。文章提出了面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)，從用戶需求入手開展分析和衛(wèi)星體系方案設(shè)計(jì)，在考慮用戶任務(wù)需求和天地約束的情況下進(jìn)行任務(wù)協(xié)同規(guī)劃，通過規(guī)劃結(jié)果完成對(duì)用戶需求滿足情況的分析并進(jìn)一步迭代優(yōu)化。協(xié)同規(guī)劃技術(shù)是一種體系論證分析方法，通過該技術(shù)實(shí)施的體系方案論證可以使衛(wèi)星執(zhí)行效果在最大程度上對(duì)用戶需求給予滿足，既保障了用戶利益，又保障了衛(wèi)星效益最優(yōu)化。該技術(shù)彌補(bǔ)了衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃對(duì)用戶需求關(guān)注不足的問題，填補(bǔ)了空間系統(tǒng)體系論證中需求分析與體系設(shè)計(jì)結(jié)合論證的技術(shù)空白。

需求分析 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 協(xié)同優(yōu)化 天地一體化 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃

0 引言

經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)航天技術(shù)水平和能力顯著提升，已躋身世界航天大國(guó)行列；我國(guó)空間系統(tǒng)是由遙感衛(wèi)星、通信與廣播衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、返回式衛(wèi)星、科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星、載人飛船、月球探測(cè)器等航天器共同構(gòu)成的復(fù)雜巨系統(tǒng)，我國(guó)空間系統(tǒng)的建設(shè)正處于從單星向系列、從系列向體系、從體系向體系優(yōu)化的發(fā)展階段，同時(shí)也面臨著衛(wèi)星應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大、應(yīng)用需求旺盛、應(yīng)用廣度及深度不斷提高等挑戰(zhàn)[1]。然而，在實(shí)際的航天體系頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中不難發(fā)現(xiàn)，關(guān)系到我國(guó)空間系統(tǒng)全局和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的體系設(shè)計(jì)能力尚需加強(qiáng)，面向用戶需求的天地一體化體系論證規(guī)劃與分析手段還應(yīng)更合理和優(yōu)化，以不斷完善和滿足用戶應(yīng)用發(fā)展與衛(wèi)星系統(tǒng)/體系發(fā)展同步的要求。

針對(duì)目前我國(guó)航天工業(yè)星群式蓬勃發(fā)展和眾多衛(wèi)星規(guī)劃急需統(tǒng)籌優(yōu)化的現(xiàn)狀，國(guó)家安排了相關(guān)課題研究。本文首先介紹了一種體系論證分析方法，從用戶原始應(yīng)用需求出發(fā)，開展需求的分析與綜合，依據(jù)需求綜合結(jié)果設(shè)計(jì)衛(wèi)星體系方案；依托該方案形成天地一體化的聯(lián)合衛(wèi)星任務(wù)協(xié)同規(guī)劃；最后通過對(duì)規(guī)劃方案仿真分析驗(yàn)證衛(wèi)星體系方案對(duì)用戶需求的滿足情況。該技術(shù)應(yīng)用可使衛(wèi)星任務(wù)最大程度滿足用戶的各類應(yīng)用需求，既保障用戶利益最大化，又保障衛(wèi)星效益最大化。

1 概念與內(nèi)涵

1.1 天地一體化網(wǎng)絡(luò)

天地一體化網(wǎng)絡(luò)廣義上是以地面網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、以空間網(wǎng)絡(luò)為延伸，覆蓋太空、空中、陸地、海洋等自然空間，為天基、空基、陸基、?；雀黝愑脩舻幕顒?dòng)提供信息保障的基礎(chǔ)設(shè)施[2]。本文所討論的天地一體化網(wǎng)絡(luò)是由通信、導(dǎo)航、遙感等多種功能的異構(gòu)衛(wèi)星/衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施組成，通過星間和星地鏈路將地面、海上、太空中的用戶、航天器以及各種平臺(tái)密集聯(lián)合。星地、星間可以根據(jù)應(yīng)用需求建立鏈路，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。它既可以是現(xiàn)有衛(wèi)星系統(tǒng)的按需集成，也可以是根據(jù)需求進(jìn)行“一體化”設(shè)計(jì)的結(jié)果，具有多功能融合、組成結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)可變、運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜、信息交換處理一體化等功能特點(diǎn)。

1.2 協(xié)同優(yōu)化

協(xié)同優(yōu)化有兩種含義，第一種含義是一種多級(jí)優(yōu)化方法（即多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法），其基本思想是每個(gè)子空間在設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)可暫時(shí)不考慮其他子空間的影響，只需滿足本子系統(tǒng)的約束。它的優(yōu)化目標(biāo)是使該子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案與系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化提供的目標(biāo)方案的差異最小。各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果的不一致性，通過多次迭代的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化來(lái)協(xié)調(diào)。其優(yōu)點(diǎn)是消除了復(fù)雜的系統(tǒng)分析，各個(gè)子系統(tǒng)能并行地進(jìn)行分析和優(yōu)化。在這方面的研究主要側(cè)重在系統(tǒng)模型的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)上[3]。

第二種含義是指把一個(gè)復(fù)雜的問題分解為若干個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的子問題[4]，然后借鑒自然界中不同生物種群之間相互作用、相互適應(yīng)、協(xié)同進(jìn)化的過程，對(duì)多個(gè)子群體分別進(jìn)行進(jìn)化操作，子群體之間定期進(jìn)行信息的交互，通過合作或競(jìng)爭(zhēng)等關(guān)系，共同完成對(duì)優(yōu)化問題的求解。協(xié)同優(yōu)化方法在此方面的含義主要體現(xiàn)在協(xié)同進(jìn)化方法上。

1.3 多星聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃

隨著航天技術(shù)不斷發(fā)展，在軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)得到了飛速增加，衛(wèi)星能力也發(fā)生了質(zhì)的飛躍，用戶對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)的要求也隨之大幅提升，針對(duì)單星的傳統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃方式已不能滿足日益增長(zhǎng)的用戶需求。為了提高衛(wèi)星系統(tǒng)的整體效益，高效利用有限資源，多類型衛(wèi)星聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃應(yīng)運(yùn)而生[5-6]。該技術(shù)主要面向多類型衛(wèi)星資源、多類型數(shù)傳資源和多種類型的用戶觀測(cè)任務(wù)請(qǐng)求，力求在觀測(cè)資源、數(shù)傳能力和用戶觀測(cè)請(qǐng)求之間建立一種優(yōu)化無(wú)沖突的關(guān)聯(lián)關(guān)系，確定參與規(guī)劃衛(wèi)星的觀測(cè)動(dòng)作和數(shù)據(jù)傳輸動(dòng)作，發(fā)揮好衛(wèi)星效用[7-10]。

2 面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)

面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)基于需求量化統(tǒng)籌、體系優(yōu)化設(shè)計(jì)和衛(wèi)星聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃研究，提出能夠服務(wù)衛(wèi)星建設(shè)規(guī)劃論證、能力評(píng)估分析的優(yōu)化體系方案；根據(jù)任務(wù)規(guī)劃仿真結(jié)果對(duì)體系方案進(jìn)行迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶在觀測(cè)、數(shù)據(jù)等方面的各類需求的最優(yōu)化滿足，保障衛(wèi)星效益最大化。圖1對(duì)該技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行了描述。

圖1 面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)方案

如圖1所示，該技術(shù)方案由需求分析、體系優(yōu)化設(shè)計(jì)和衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與仿真三部分構(gòu)成。需求分析部分是對(duì)用戶應(yīng)用需求進(jìn)行分類和聚類處理，通過去冗余、指標(biāo)綜合等處理，形成需求基線；體系優(yōu)化設(shè)計(jì)部分根據(jù)需求基線開展載荷和平臺(tái)的型譜匹配處理，形成初步的衛(wèi)星框架，再通過軌道設(shè)計(jì)和組網(wǎng)設(shè)計(jì)形成完整的衛(wèi)星體系方案；衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與仿真部分從衛(wèi)星體系方案中獲得可用衛(wèi)星資源，結(jié)合地面站資源和用戶定義的觀測(cè)目標(biāo)，形成天地聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃想定方案，利用任務(wù)規(guī)劃計(jì)算引擎形成一次規(guī)劃結(jié)果，同時(shí)輸出仿真量化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。用戶根據(jù)規(guī)劃仿真結(jié)果，對(duì)衛(wèi)星體系方案進(jìn)行分析，通過不斷調(diào)整體系方案配置，形成不同的任務(wù)規(guī)劃，逐步接近用戶期望目標(biāo)，迭代地達(dá)到最優(yōu)體系方案。

2.1 需求分析

在需求分析階段，主要對(duì)行業(yè)用戶應(yīng)用需求進(jìn)行管理、分析、綜合，并推演得到需求基線。圖2描述了該階段的技術(shù)方案。

如圖2所示，“需求獲取與管理”負(fù)責(zé)獲取用戶需求、管理綜合后需求和體系能力基線。“需求屬性分析與整理”通過對(duì)諸如國(guó)土、氣象、海洋等典型領(lǐng)域進(jìn)行需求建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型的需求的參數(shù)化表達(dá)。需求屬性分析從觀測(cè)特征、業(yè)務(wù)特征、衛(wèi)星觀測(cè)手段、地理位置分布等角度對(duì)需求的空間、時(shí)間、光譜等特征進(jìn)行歸納整理和統(tǒng)計(jì)分析?！靶枨缶C合”首先根據(jù)指標(biāo)參數(shù)重要程度對(duì)需求進(jìn)行分類，然后根據(jù)“核心—次要—空間屬性”的次序?qū)π枨筮M(jìn)行合并去冗余處理。需要注意的是，在需求綜合的過程中，原始的用戶需求可能會(huì)丟失，因此合理地設(shè)置指標(biāo)綜合標(biāo)準(zhǔn)是需求綜合合理的關(guān)鍵。最后，數(shù)個(gè)綜合后需求共同構(gòu)成了一份“需求基線”，該基線是用戶需求對(duì)衛(wèi)星體系的最低要求。后續(xù)進(jìn)行的體系優(yōu)化設(shè)計(jì)和衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃活動(dòng)應(yīng)至少滿足該基線的指標(biāo)要求。

圖2 需求分析技術(shù)方案

Fig.2 The technical solution of requirements analysis

需求分析階段的難點(diǎn)是對(duì)用戶需求進(jìn)行合理建模。在本技術(shù)方案中采用了層次化建模方法[11-12]。層次化建模是指，按照“形式—需求—任務(wù)”三層次進(jìn)行模型構(gòu)建。對(duì)于來(lái)自不同行業(yè)和領(lǐng)域的原始任務(wù)需求，首先進(jìn)行基于本體的形式化表達(dá)，建立任務(wù)需求形式化模型；在此的基礎(chǔ)上，立足于對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)需求要素，建立數(shù)據(jù)需求模型；最后，通過任務(wù)解構(gòu)與重構(gòu)，獲取對(duì)地觀測(cè)載荷的設(shè)計(jì)要素，即建立任務(wù)模型。三層次建模具體描述如下：

（1）形式模型

通過若干描述參數(shù)對(duì)用戶應(yīng)用的核心要素及約束條件進(jìn)行描述，主要包括：用戶應(yīng)用任務(wù)的說(shuō)明、屬性、信息需求、品質(zhì)要求等。每個(gè)參數(shù)又由若干子要素來(lái)具體說(shuō)明，如用戶任務(wù)的名稱、ID、性質(zhì)、優(yōu)先級(jí)，任務(wù)的目標(biāo)屬性包括目標(biāo)的類型、特征、特性等。這樣，來(lái)自不同用戶的描述迥異的需求，被統(tǒng)一為對(duì)相同格式的參數(shù)進(jìn)行形式化的描述，即形成了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)要求，從而完成了對(duì)需求的形式化建模。

（2）需求模型

將用戶需求集合轉(zhuǎn)化成觀測(cè)需求集合，每個(gè)觀測(cè)需求通過目標(biāo)區(qū)域、圖像類型、圖像約束等指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述，再在任務(wù)模型中轉(zhuǎn)化為面向?qū)Φ赜^測(cè)方案的任務(wù)要求。特別的，在多星、多遙感器、多觀測(cè)任務(wù)的聯(lián)合觀測(cè)情況下，多個(gè)觀測(cè)需求之間可能出現(xiàn)交叉，需要通過去冗余將這些交叉點(diǎn)抽取出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)需求模型的最簡(jiǎn)潔表達(dá)。

（3）任務(wù)模型

建立了各類衛(wèi)星任務(wù)的應(yīng)用模板，規(guī)范和統(tǒng)一各類用戶對(duì)任務(wù)需求的描述方法和描述結(jié)構(gòu)，以滿足應(yīng)用任務(wù)需求建模的要求。應(yīng)用任務(wù)模型是對(duì)應(yīng)用任務(wù)的抽象化描述，包括對(duì)任務(wù)描述結(jié)構(gòu)的定義、任務(wù)描述參數(shù)的選擇，以及數(shù)據(jù)類型的規(guī)定。由于不同用戶對(duì)于任務(wù)的關(guān)注點(diǎn)不同，往往采用不同的描述參數(shù)，而且參數(shù)的定義也各不相同。任務(wù)模型要求所有用戶對(duì)同類任務(wù)采用統(tǒng)一的描述參數(shù)，參數(shù)種類的選擇根據(jù)任務(wù)類型及描述需求進(jìn)行統(tǒng)一。

2.2 體系優(yōu)化設(shè)計(jì)

體系優(yōu)化設(shè)計(jì)階段的核心工作是根據(jù)需求基線設(shè)定的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)出適合的衛(wèi)星體系方案。在該階段，我們采用基于美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架（Department of Defense Architecture Framework，DoDAF）[13-15]的航天器體系結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)衛(wèi)星體系進(jìn)行建模，然后通過載荷匹配、平臺(tái)綜合、軌道設(shè)計(jì)和衛(wèi)星組網(wǎng)四步來(lái)完成對(duì)衛(wèi)星體系的設(shè)計(jì)。圖3描述了該階段的技術(shù)方案。

圖3 體系優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方案

如圖3所示，“載荷匹配”分析從需求基線中抽取出和載荷相關(guān)的性能參數(shù)指標(biāo)，在載荷型譜庫(kù)中進(jìn)行匹配檢索，找出滿足基線要求的載荷?！捌脚_(tái)綜合”是根據(jù)需求基線中對(duì)平臺(tái)的指標(biāo)要求，以及已選載荷對(duì)平臺(tái)的約束要求，在平臺(tái)型譜庫(kù)中進(jìn)行匹配檢索，找出滿足要求的平臺(tái)。當(dāng)型譜庫(kù)中無(wú)法找到適配載荷或平臺(tái)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)?！败壍涝O(shè)計(jì)”是根據(jù)需求基線提出的應(yīng)用要求和該星結(jié)構(gòu)特征，從軌道型譜庫(kù)中選擇貼近需求的軌道并進(jìn)行一定的優(yōu)化調(diào)整。通常來(lái)說(shuō)，單星很難獨(dú)立滿足需求基線的所有要求，需要“衛(wèi)星組網(wǎng)”設(shè)計(jì)來(lái)確定衛(wèi)星數(shù)量和對(duì)應(yīng)軌道信息。這里的組網(wǎng)設(shè)計(jì)是指廣義組網(wǎng)，即由一系列具有相同、相似或互補(bǔ)功能的衛(wèi)星所構(gòu)成一系列星座和星群，可實(shí)現(xiàn)某些領(lǐng)域、行業(yè)、部門的系列需求，在邏輯上是一個(gè)有機(jī)整體。最終得到的體系優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品是一套包含單星或多星（含多個(gè)星座、星群等）的衛(wèi)星體系方案，從體系頂層的視角構(gòu)造出為實(shí)現(xiàn)用戶需求能力基線所必須的衛(wèi)星能力。

體系優(yōu)化設(shè)計(jì)工作正確開展的前提是具備一套規(guī)范化描述體系結(jié)構(gòu)的框架，從而為分類和組織體系結(jié)構(gòu)信息提供依據(jù)，為指導(dǎo)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)提供原則和指南[16-20]。本技術(shù)方案采用基于DoDAF的航天器體系結(jié)構(gòu)框架，以全視圖、業(yè)務(wù)視圖、能力視圖、系統(tǒng)視圖、技術(shù)視圖等多視圖的形式表現(xiàn)，幫助體系開發(fā)人員正確理解衛(wèi)星體系方案設(shè)計(jì)任務(wù)，為體系優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方案理清思路[21-24]。表1展示了航天器體系結(jié)構(gòu)框架包含的各類視圖及其二級(jí)視圖情況。

表1 航天器體系結(jié)構(gòu)框架視圖清單

2.3 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與仿真

在完成了衛(wèi)星體系方案的初步設(shè)計(jì)后，需要對(duì)體系方案進(jìn)行需求滿足情況分析，通過開展衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與仿真分析可以直觀、可視化地看到衛(wèi)星體系對(duì)用戶需求（觀測(cè)任務(wù)）的滿足情況，從而判斷體系方案是否需要進(jìn)行迭代優(yōu)化。圖4描述了該階段的技術(shù)方案。

圖4 衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃仿真技術(shù)方案

如圖4所示，衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與仿真分析在“天地資源配置”階段從衛(wèi)星體系方案中獲得可用的衛(wèi)星資源，從需求基線和用戶應(yīng)用需求中獲取觀測(cè)任務(wù)要求，配置出地面站資源和觀測(cè)目標(biāo)（點(diǎn)目標(biāo)或區(qū)域目標(biāo)），形成完整的天地聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃想定方案。在“任務(wù)規(guī)劃生成”階段，支持對(duì)多類型星開展面向多目標(biāo)的快速觀測(cè)任務(wù)方案設(shè)計(jì)。最后在“任務(wù)仿真分析”階段根據(jù)任務(wù)方案形成仿真運(yùn)行場(chǎng)景和運(yùn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)計(jì)算與生成，以二、三維數(shù)字地球的形式對(duì)衛(wèi)星任務(wù)執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行展示。

通過衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與仿真分析，可以對(duì)復(fù)雜多星體系的任務(wù)執(zhí)行情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，從時(shí)空覆蓋性能、數(shù)傳能力、衛(wèi)星貢獻(xiàn)度、任務(wù)完成度等方面形成量化分析結(jié)果，該結(jié)果可以用來(lái)支撐衛(wèi)星體系方案優(yōu)化，允許用戶回到體系優(yōu)化設(shè)計(jì)階段開展迭代的方案修正。圖5和圖6分別展示了依據(jù)本方案對(duì)區(qū)域目標(biāo)和點(diǎn)目標(biāo)開展衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃后的仿真結(jié)果。

圖5 對(duì)區(qū)域目標(biāo)開展衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃

圖5展示了一次針對(duì)區(qū)域目標(biāo)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃結(jié)果。圖5中衛(wèi)星可以對(duì)我國(guó)南海的某一指定區(qū)域進(jìn)行區(qū)域觀測(cè)，當(dāng)淺藍(lán)色條帶與區(qū)域位置重疊時(shí)表示衛(wèi)星對(duì)該區(qū)域?qū)嵤┝擞^測(cè)；另外從圖5可知，該星還支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳，可在觀測(cè)同時(shí)立刻將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送至位于地面的數(shù)傳站。

圖6 對(duì)點(diǎn)目標(biāo)開展衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃

圖6展示了一次針對(duì)點(diǎn)目標(biāo)的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃結(jié)果。圖6中衛(wèi)星可以對(duì)地球上某一指定點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行 觀測(cè)，當(dāng)淺藍(lán)色條帶覆蓋至該點(diǎn)時(shí)表示該星對(duì)這個(gè)點(diǎn)目標(biāo)實(shí)施了觀測(cè)，并實(shí)時(shí)將觀測(cè)數(shù)據(jù)回傳給地面數(shù)傳站。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)是一種服務(wù)于體系論證分析的頂層方法，該方法通過需求量化統(tǒng)籌分析、衛(wèi)星體系級(jí)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)和天地聯(lián)合衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃分析，解決了衛(wèi)星天地一體化規(guī)劃論證和綜合應(yīng)用分析手段欠缺的問題，并能夠在最大程度上對(duì)用戶需求給予滿足，使衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)能夠在載荷產(chǎn)品確定、系統(tǒng)開發(fā)、關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用，保證了衛(wèi)星利用效能最優(yōu)。下一步，我們將在需求綜合技術(shù)和復(fù)雜任務(wù)規(guī)劃與評(píng)估方向上開展進(jìn)一步的研究，期望能夠設(shè)計(jì)開發(fā)出更合理的需求聚類統(tǒng)籌算法和動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃與評(píng)估方案。

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A Space-ground Integrated Collaborative Planning Method Based on Application Requirement

ZHU Mingyue1GAO Lingyan2RUAN Ningjuan2LI Shuai1LI Xiyuan1

（1 Qian Xuesen Laboratory of Space Technology, Beijing 100094, China）（2 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）

The booming of China′s space system has put higher requirements for the top-level planning of the satellite system. How to give consideration to both user needs and satellite system development, and to realize the long-term comprehensive development of China′s space system is an urgent matter to be solved. A space-ground integrated collaborative planning method is proposed in this paper. It carries out satellite system design from user needs, and develops the space-ground integrated collaborative planning by considering user task and space-ground constraints. The planning result helps to further iterative optimize the space system in order to meet user requirements better. This method is a system demonstration method. By using this method, the implementation effect of the satellite system can not only meet the maximization of user interests, but also ensure the optimization of satellite benefits. This method makes up for the problem of insufficient attention to user interests in satellite mission planning and fills the technical gap of the combination of requirement analysis and system design in space system demonstration.

requirement analysis; architecture design; collaborative optimization; space-ground integrated; satellite mission planning

TP319

A

1009-8518(2021)06-0055-09

10.3969/j.issn.1009-8518.2021.06.006

2021-08-31

民用航天十三五預(yù)研項(xiàng)目（D040401）

朱明月, 高凌雁, 阮寧娟, 等. 面向應(yīng)用需求的天地一體化協(xié)同規(guī)劃技術(shù)[J]. 航天返回與遙感, 2021, 42(6): 55-63.

ZHU Mingyue, GAO Lingyan, RUAN Ningjuan, et al. A Space-ground Integrated Collaborative Planning Method Based on Application Requirement[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2021, 42(6): 55-63. (in Chinese)

朱明月，女，1985年生，2008年獲曼徹斯特大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程專業(yè)碩士學(xué)位，高級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)轶w系需求分析與系統(tǒng)建模仿真。E-mail：zhumingyue_cast@163.com。

（編輯：龐冰）