凌曉冬，武小悅，李云飛,3，朱兆國，曹黎敏

(1.中國航天科技集團公司 無錫航天江南數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司，江蘇 無錫 214125；2.國防科技大學(xué) 系統(tǒng)工程學(xué)院，湖南 長沙 410073；3.北京衛(wèi)星信息工程研究所，北京 100086)

0 引言

衛(wèi)星測控調(diào)度是指通過一定的方法對測控資源所承擔(dān)的任務(wù)進行編排與規(guī)劃，以達到所期望的測控支持服務(wù)效益最大化的過程，是任務(wù)規(guī)劃理論和技術(shù)在航天領(lǐng)域重要的應(yīng)用之一。

美國從20世紀80年代開始對這一問題展開研究[1]，到了20世紀90年代中期，我國的相關(guān)研究開始出現(xiàn)[2-4]。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，在該領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了大量的成果并得到成功應(yīng)用[5-7]。近年來，隨著我國航天事業(yè)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星數(shù)量迅速增加，一箭多星、大規(guī)模星座和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等新的需求不斷涌現(xiàn)，商業(yè)航天的發(fā)展也為測控資源優(yōu)化提供了新的選擇，衛(wèi)星測控調(diào)度問題呈現(xiàn)出很多新的特點，在未來較長一段時間內(nèi)仍將是個值得研究的新興技術(shù)領(lǐng)域。

本文針對我國的衛(wèi)星測控調(diào)度問題，系統(tǒng)梳理了其3個發(fā)展階段并提出了各個階段的主要特點；從模型、算法和約束3個方面分析了技術(shù)難點和新需求的發(fā)展變化，重點針對智能算法在該領(lǐng)域的演變趨勢進行了分析。結(jié)合航天領(lǐng)域的新發(fā)展，對新時期衛(wèi)星測控調(diào)度問題可能面臨的新挑戰(zhàn)進行了預(yù)測，希望能夠為促進該領(lǐng)域理論和技術(shù)研究的發(fā)展提供一些有益的參考。

1 衛(wèi)星測控調(diào)度問題的發(fā)展歷程

1.1 衛(wèi)星測控調(diào)度問題的提出及在國外的發(fā)展

衛(wèi)星測控調(diào)度問題最早出現(xiàn)并得到重視無疑是在世界上航天技術(shù)發(fā)展最早、運行衛(wèi)星數(shù)量最多的美國。公開資料顯示，早在20世紀80年代，美國就曾先后針對其空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)(Air Force Satellite Control Network，AFSCN)、深空測控網(wǎng)(Deep Space Network，DSN)的測控方案自動化生成和運行管理效率問題提出解決方案，其研究需求隨著衛(wèi)星測控任務(wù)復(fù)雜度的提高而自然產(chǎn)生。最早的研究始見于IBM公司與AFSCN合作進行的“測控方案生成過程自動化”研究，研究機構(gòu)主要是NASA、美國各主要衛(wèi)星測控網(wǎng)及其合作機構(gòu)。同期稍晚一段時間，歐洲的ESA以及印度等其他國家的航天管理部門也開展了類似研究[1]。到2005年前后，隨著測控任務(wù)數(shù)量和復(fù)雜度的提升，伴隨著智能算法的發(fā)展，針對智能任務(wù)規(guī)劃的研究開始出現(xiàn)。早期應(yīng)用較多的主要是遺傳算法，經(jīng)過不少學(xué)者對傳統(tǒng)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、啟發(fā)式方法以及遺傳算法在衛(wèi)星問題中應(yīng)用效果的一系列試驗和比較[7-9]，基本確立了智能算法在復(fù)雜場景衛(wèi)星調(diào)度問題中的主導(dǎo)地位。文獻[10]對ESA衛(wèi)星地面測控通信自動化問題進行了系統(tǒng)的總結(jié)和研究，指出目前ESA衛(wèi)星的測運控自動化已經(jīng)形成了專用軟件，所采用的方法是基于預(yù)先設(shè)置好的調(diào)度文件以及考慮時間相關(guān)性的資源匹配方法，其本質(zhì)為帶有初始條件的啟發(fā)式算法，但受限于預(yù)算和技術(shù)要求，目前相關(guān)軟件只在部分衛(wèi)星測運控中得到使用，而一些大學(xué)的衛(wèi)星往往只能依靠自有的地面資源進行維護。隨著巨型星座的興起與發(fā)展，其資源調(diào)度問題也成為研究對象。然而，公開文獻顯示的針對巨型星座的資源調(diào)度問題研究與傳統(tǒng)的測控資源調(diào)度方向也略有不同，這些研究更多地關(guān)注星座衛(wèi)星資源的調(diào)度[11-12]，研究切入的角度包括考慮可見性的路徑多元性分析和考慮波束及頻率分配特點的基于圖論和約束滿足問題模型的資源優(yōu)化調(diào)度問題求解等。另外，從文獻[13]中可以看出，國外的巨型星座大量采用了包括激光通信技術(shù)在內(nèi)的星間鏈路，而以往小型星座的測運控過程證明，通過增加星間鏈路這種做法可能會在較大程度上減少星地之間的交互，進而簡化大規(guī)模星座測控調(diào)度問題的復(fù)雜程度。

1.2 我國衛(wèi)星測控調(diào)度研究發(fā)展的3個階段

國內(nèi)針對衛(wèi)星測控調(diào)度問題的研究出現(xiàn)得相對晚一些。20世紀90年代中期，部分學(xué)者成為國內(nèi)最早提出并開展測控調(diào)度研究的群體[2-3,5]。從最早針對少量衛(wèi)星調(diào)度方案的優(yōu)化和自動化調(diào)度軟件的實現(xiàn)，到快速完成數(shù)百顆衛(wèi)星的測控資源分配，我國衛(wèi)星測控調(diào)度問題的研究發(fā)展大致可以分為3個階段。

1.2.1 軟件自動化和單星方案優(yōu)化階段

相比美國和歐洲，我國早期的衛(wèi)星數(shù)量增長比較慢。數(shù)據(jù)顯示，截至2000年，中國累計完成發(fā)射60次，衛(wèi)星數(shù)量71顆，其中還包括銥星等為他國提供的發(fā)射服務(wù)，考慮到早期衛(wèi)星的可靠性和退役時間，實際同時在軌衛(wèi)星數(shù)量十分有限，而美國累計發(fā)射衛(wèi)星已高達1 780次之多。

相比少量的衛(wèi)星，當(dāng)時的測控資源數(shù)量可以算是富裕。事實上，2000年前，我國針對衛(wèi)星發(fā)射這類重點任務(wù)實行的都是全網(wǎng)保障的原則，即所有可用的資源都會被投入測控任務(wù)保障中，因此這一階段測控資源的調(diào)度需求與現(xiàn)在完全不一樣，彼時關(guān)注的重點主要是實現(xiàn)測控方案的自動化(此前完全靠人工編制測控方案，一旦發(fā)射日期等參數(shù)發(fā)生變化，所有的規(guī)劃都要重新編制)，同時針對單星的測控方案的優(yōu)化也是關(guān)注的重點，體現(xiàn)的是測控中心對效率和效益的需要。

1.2.2 測控網(wǎng)頂層設(shè)計階段

2000年前后，基于支撐軍事、經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，大量的衛(wèi)星研制計劃陸續(xù)提出并得到批準，按照保障手段同步建設(shè)的原則，相關(guān)部門著手開展測控網(wǎng)頂層設(shè)計工作?？紤]到在衛(wèi)星研制計劃設(shè)計和提出階段，其軌道類型和參數(shù)基本已經(jīng)根據(jù)任務(wù)需求確定，因此測控網(wǎng)頂層設(shè)計的目的就是通過對各種可能發(fā)生的測控任務(wù)進行模擬仿真，尋找出最優(yōu)的測控資源配置方案，這也是該階段測控調(diào)度研究的主要目標。

在這一階段，由于衛(wèi)星計劃大多處于設(shè)計階段，平臺和載荷的方案還存在不少變數(shù)，工程和業(yè)務(wù)測控的需求都尚未完全可知，因此研究者首要的目標是基于經(jīng)驗和預(yù)測完成測控需求的抽象。需求抽象的物理基礎(chǔ)就是衛(wèi)星和測控資源的可見性分析結(jié)果——可見弧段，因此疊加了最基本的時間和仰角等約束的可見弧段自此成為測控調(diào)度最主要的研究對象。

針對大部分實際衛(wèi)星測控相關(guān)約束的描述和建模以及調(diào)度目標函數(shù)的研究也集中在這一階段開展，并形成了一些規(guī)范和共識。

基于安全和可靠性的考慮，當(dāng)時對于測控任務(wù)強度的估計通常會略偏高于實際情況。事實上，在2000年前后，很多測控調(diào)度問題的研究對象都是存在幾百顆衛(wèi)星同時需要服務(wù)的場景，加上大量可變的測控資源設(shè)置，這相比實際情況顯著地擴大了問題的規(guī)模，甚至影響到了算法的研究。由于針對大規(guī)模測控調(diào)度問題，數(shù)學(xué)規(guī)劃方法的復(fù)雜度太高，啟發(fā)式方法非常容易陷入局部最優(yōu)，因此針對智能規(guī)劃算法的應(yīng)用研究在這一階段非常流行，包括遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等智能算法及其各種改進版本等被陸續(xù)提出，不少算法還被用在工程實踐中，取得了良好的效果。

高質(zhì)量的仿真演示是這一階段的另一個主要需求和特點，因此基于各種航天仿真軟件完成可見性分析，并與調(diào)度系統(tǒng)融合共同完成整個測控網(wǎng)(場景)運行效果的演示也一度成為研究的重點。

1.2.3 工程驗證和改進階段

伴隨著測控網(wǎng)頂層設(shè)計和建設(shè)任務(wù)的逐步完成，以及多個航天計劃的有序推進，在軌衛(wèi)星數(shù)量大量增加，各種真實的測控需求開始出現(xiàn)并不斷變化，促使測控調(diào)度問題研究迅速由理論研究轉(zhuǎn)入工程實踐階段，研究重點也隨之集中到測控效果的工程驗證和改進上來。

這一階段，針對模型的研究更加側(cè)重于實際，對于調(diào)度過程中約束的考慮也更加注重效率。由于工程實踐中需要大量人員的參與，而與設(shè)備的可靠性不同，人員工作效率的保證更難通過模型來體現(xiàn)，在研究中則體現(xiàn)為更加關(guān)注不同資源間利用率的均衡性。更為重要的是，工程實際與理論研究最大的區(qū)別在于對調(diào)度過程的即時性和動態(tài)性要求，因此對于智能算法而言，如何降低計算資源占用，提高計算效率，在保證任務(wù)目標完成度的同時確保調(diào)度方案快速生成，同時能夠快速應(yīng)對突發(fā)情況引發(fā)需求變化導(dǎo)致的重新生成調(diào)度方案的要求，是這個階段的研究重點。

另一方面，中繼衛(wèi)星的投入應(yīng)用，在增加了測控資源供給的同時，也使得中繼衛(wèi)星資源的調(diào)度正式成為測控調(diào)度問題的一個子課題，無論是可見性計算和分析，還是中繼衛(wèi)星資源的可靠性和可用性，還是星載測控載荷的能力和特點，都與地面測控資源有著明顯的不同，相應(yīng)地帶來了約束、模型、算法的重建和優(yōu)化。

2 衛(wèi)星測控調(diào)度研究主要技術(shù)方向的發(fā)展

2.1 衛(wèi)星測控調(diào)度模型

針對衛(wèi)星測控調(diào)度模型的研究一直是個重點，考慮到衛(wèi)星測控調(diào)度的特點，本節(jié)中模型的關(guān)注重點主要包括用于描述求解問題的方法，以及最終選擇確定的優(yōu)化對象，而將問題的約束作為單獨研究對象進行展開說明。

調(diào)度模型不僅決定能否準確完整地描述問題，而且在很大程度上影響著后續(xù)算法的設(shè)計和實現(xiàn)。從傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型、約束滿足模型，到多目標優(yōu)化模型以及更加支持智能算法應(yīng)用的一體化模型，針對衛(wèi)星測控調(diào)度模型的研究經(jīng)歷了逐步優(yōu)化和完善的過程。

早期，國外的相關(guān)研究立足于建立整數(shù)規(guī)劃和0-1規(guī)劃模型等傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，嘗試在此基礎(chǔ)上采用確定性的數(shù)學(xué)方法求出理論上的最優(yōu)解。隨著衛(wèi)星數(shù)量增加導(dǎo)致問題規(guī)模的擴大，加上測控技術(shù)的發(fā)展使得測控業(yè)務(wù)變得更加復(fù)雜多元，求得最優(yōu)解的難度越來越大，而對于求得可行解的需求表現(xiàn)得更加強烈，因此便于求解的啟發(fā)式描述模型被越來越多的研究人員采用。在此基礎(chǔ)上，通過約束描述引入盡可能多的調(diào)度影響因素，實現(xiàn)對問題更加全面的刻畫，并通過約束滿足程度來評價可行解質(zhì)量的約束滿足模型，因其描述簡單、便于理解和解空間轉(zhuǎn)換容易等特點，成為了解決這一類問題應(yīng)用最廣泛的模型之一[4,10]。

測控調(diào)度模型的另一個研究重點是目標函數(shù)如何建立。目標函數(shù)的設(shè)計在很大程度上決定了模型求解的復(fù)雜程度，也影響著求解過程的收斂情況。該問題的演變，經(jīng)歷了從單目標到多目標的發(fā)展過程，而目前比較主流的目標函數(shù)設(shè)計通常都是綜合了多個約束及其權(quán)重設(shè)計的綜合優(yōu)先度函數(shù)。

2.2 衛(wèi)星測控調(diào)度約束

在所有的調(diào)度模型中，都需要對衛(wèi)星測控調(diào)度問題的約束進行詳細抽象和描述，可以說針對約束的描述在很大程度上影響著問題的求解效率和精度。

與其他問題相比，衛(wèi)星測控調(diào)度問題的約束因其空間運動的特殊規(guī)律性而有著一些固有的特點，其中最為明顯的特征就是可見窗口的強制性和可預(yù)測性，很多研究者甚至直接依托該約束計算出所有可見窗口，并以其為基礎(chǔ)構(gòu)建出問題的解空間。

此外，衛(wèi)星調(diào)度問題還有很多其他約束，大致可分為時間相關(guān)的約束、邏輯相關(guān)的約束和資源相關(guān)的約束等，這部分內(nèi)容相對比較明確，針對性研究也比較多。根據(jù)約束的強度又可以將約束進一步提煉和分解成為否決型約束、確定型約束和改進型約束等。否決型約束是指該類約束對于解的可行性具有否決性，如果不能滿足該類約束則所對應(yīng)的解一定不是可行解；確定型約束形式上類似于否決型約束的肯定性正面描述，只是在求解處理過程中有些差別；改進型約束主要影響解的質(zhì)量，對這一類約束的滿足程度越高，解的質(zhì)量越好。

隨著衛(wèi)星測控技術(shù)的發(fā)展，一些舊的約束消失，或者約束強度發(fā)生變化，同時也會出現(xiàn)一些新的約束，這就需要充分結(jié)合工程實際不斷對約束進行抽象并優(yōu)化完善形式化描述。

2.3 衛(wèi)星測控調(diào)度算法

算法研究無疑是衛(wèi)星測控調(diào)度問題中最主要的研究方向。經(jīng)過若干年的發(fā)展，同時隨著實際問題規(guī)模的不斷擴大(衛(wèi)星和測控資源的數(shù)量明顯增長)，衛(wèi)星測控調(diào)度算法的研究已經(jīng)基本完成了從數(shù)學(xué)規(guī)劃算法到啟發(fā)式算法到智能算法的發(fā)展進化過程。近年來，針對測控資源調(diào)度算法的研究已經(jīng)開始明顯集中在智能算法方面，不僅在遺傳算法、貪婪算法、蟻群算法和禁忌算法等傳統(tǒng)的智能算法方面形成了許多研究成果，還出現(xiàn)了通過規(guī)則將不同算法進行組合形成復(fù)合優(yōu)化算法來求解測控資源調(diào)度問題的嘗試。此外，模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等源自計算領(lǐng)域的新興算法也被應(yīng)用于衛(wèi)星測控調(diào)度問題。

在衛(wèi)星測控調(diào)度問題的算法求解過程中，精度和效率是必須考慮的2個主要評價因素，其中精度通常與目標函數(shù)值以及所得解的質(zhì)量呈現(xiàn)正相關(guān)，是各類算法主要的關(guān)注對象；而在效率方面，研究者實際付出的關(guān)注度往往有限，主要表現(xiàn)是雖然在算例比較時將收斂時間或其他效率指標作為比較因素[14]，但是用于比較演示的算例往往規(guī)模較小，不足以證明其算法在大規(guī)模算例下的效率表現(xiàn)[15]。隨著航天活動的日益密集，現(xiàn)在的衛(wèi)星測控問題規(guī)模事實上已經(jīng)比十年前擴大了很多倍，在可以預(yù)見的將來，這個規(guī)模還將繼續(xù)擴大?？紤]到衛(wèi)星測控調(diào)度的時效性要求，以及可能出現(xiàn)的應(yīng)急測控需求，效率指標應(yīng)當(dāng)成為算法研究關(guān)注的重點。

基于當(dāng)前的研究成果[16-18]，預(yù)測未來針對衛(wèi)星測控智能調(diào)度算法的發(fā)展可能會集中在2個方向：一是嘗試提出新的智能算法并展開應(yīng)用，其中最大的可能是基于仿生學(xué)的原理提出新的群智能算法；二是進一步推動人工智能手段與傳統(tǒng)智能算法的融合。從以往的研究過程與成果看，基于仿生學(xué)的群智能研究在實現(xiàn)層面比較容易，但是想要在效率和精度上實現(xiàn)明顯的提升則存在很大的困難，其原因是新算法在完整解空間的構(gòu)造和覆蓋、算子的設(shè)計和遍歷性能等方面都需要經(jīng)過較長時間持續(xù)的研究改進才能得到完善和優(yōu)化；另一方面，將計算機領(lǐng)域的人工智能手段與傳統(tǒng)智能算法結(jié)合，對于解空間的覆蓋似乎可以得到一定程度的改善，但在一定程度上可能會增加求解過程的復(fù)雜和模糊性。因此，短期來看智能算法應(yīng)該會在這2個方向上繼續(xù)獨自發(fā)展，或者可能隨著研究進展出現(xiàn)新的技術(shù)方向，需要及時綜合算法理論和工程技術(shù)的發(fā)展，不斷推動算法應(yīng)用過程的完善。

3 新的趨勢與挑戰(zhàn)

3.1 巨型星座測控的挑戰(zhàn)

隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)需求的不斷發(fā)展，衛(wèi)星星座的規(guī)模不斷擴大，近年來新提出的每個星座計劃都動輒幾百、上千顆衛(wèi)星，比較有名的包括中軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座O3b、低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座Starlink(星鏈)、OneWeb和LeoSat等，國內(nèi)一些公司也都提出過相應(yīng)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃。人們所熟知的Starlink計劃聲稱要發(fā)射4.2萬顆衛(wèi)星，這一數(shù)量遠遠超過人類進入航天時代以來發(fā)射的所有航天器數(shù)量的數(shù)倍之多(有統(tǒng)計顯示，截至2014年，NASA公布的人類發(fā)射的人造衛(wèi)星總數(shù)約3 700顆，其中1 100顆在役)，截至2021年11月13日，Starlink已經(jīng)累計發(fā)射衛(wèi)星1 844顆，新增如此巨大規(guī)模的星座，無論是常規(guī)測控還是特殊任務(wù)測控，都顯然不可能有相應(yīng)的新增加測控資源與之配套，由此帶來對測控的挑戰(zhàn)顯而易見。事實上，從Starlink計劃開始執(zhí)行以來，已經(jīng)發(fā)生過多起衛(wèi)星相關(guān)的異常，包括去年其針對我國空間站和衛(wèi)星的異常接近事件，撇開相關(guān)事件的背景和目的，單從測控支持技術(shù)層面，上述情況和問題都顯然不能依靠傳統(tǒng)的流程和算法去分析和解決。

目前,公開資料檢索未發(fā)現(xiàn)有文章提及類似于Starlink這樣的大規(guī)模星座如何實現(xiàn)測運控管理，文獻[12-13,19]對其衛(wèi)星資源分配的思路進行了闡述，文獻[20]提及在Starlink的星座中安裝有激光通信終端用于支持同一軌道面甚至不同軌道面之間的星座內(nèi)通信，對于如何保證星間通信效能進行了研究。結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，可以大膽猜測，Starlink應(yīng)該是通過大量星間通信降低整個系統(tǒng)對地面支持的需求，從而保障系統(tǒng)的有效運行。即便如此，隨著星座規(guī)模的擴大，對測運控資源調(diào)度的挑戰(zhàn)仍是迫切需要解決的問題。

針對巨型規(guī)模星座的測控資源調(diào)度，一種可能有效的技術(shù)方向是將智能算法與協(xié)同控制理論和方法相結(jié)合，該方法在小規(guī)模衛(wèi)星測控調(diào)度問題中，曾經(jīng)有學(xué)者進行過研究[7]，但是針對巨型星座因規(guī)模帶來的從量變到質(zhì)變的影響以及可能的應(yīng)對策略，則仍需開展研究，這應(yīng)當(dāng)是未來研究發(fā)展的一個重要方向。

3.2 航天技術(shù)發(fā)展的影響

隨著技術(shù)的發(fā)展，航天活動的流程與以往相比發(fā)生了很大的變化，其中對測控影響較大的技術(shù)發(fā)展包括一箭多星技術(shù)和在軌服務(wù)技術(shù)等。

在傳統(tǒng)測控任務(wù)中，發(fā)射階段一直是測控支持的重點，特別是部分關(guān)鍵控制指令必須確保能在需要的時候傳達到航天器，這就需要盡可能提供長時間連續(xù)的支持服務(wù)，必要時甚至需要多個測控資源共同接力完成，或者需要天基測控資源的幫助。而相比單個航天器發(fā)射，一箭多星任務(wù)目標更多(可能多至數(shù)十、上百顆)，分離過程復(fù)雜，目標之間動力學(xué)特性變化快，需要保障的入軌過程時間長，飛行技術(shù)復(fù)雜度更高。在軌服務(wù)則是指衛(wèi)星或者航天器在軌期間，因為維修、升級或者其他空間活動的需要，而針對其開展的專業(yè)性服務(wù)活動，比較典型的如貨運飛船?？靠臻g站、出艙活動等。通常,對于非常重要的在軌服務(wù)活動都要求地面測控系統(tǒng)提供長時間不間斷的測控服務(wù)，尤其是針對無人參與的在軌服務(wù)活動，不間斷的天地信息通信服務(wù)更是十分關(guān)鍵。除了測控設(shè)備服務(wù)時間長度的要求，在軌服務(wù)對于地面控制、指令生成和應(yīng)急處置等方面的需求也更加強烈。

以上述二者為代表的技術(shù)發(fā)展和流程變化對于測控任務(wù)規(guī)劃的影響主要體現(xiàn)在單次任務(wù)對測控的要求更高，可以表現(xiàn)為對多個資源的獨占性需求、占用時長的強制需求以及可用測控資源的排除性需求等，表現(xiàn)在問題的描述中還可能是越來越多強約束的出現(xiàn)，對智能算法求解則影響到可行解的設(shè)計和解空間的定義，同時也可能會極大地影響到算法求解的計算復(fù)雜度。

3.3 民商業(yè)測控力量的加入

隨著商業(yè)航天的崛起，民商業(yè)測控力量開始逐漸形成并進入工程應(yīng)用實踐。民商業(yè)測控力量的加入，在傳統(tǒng)的測控網(wǎng)基礎(chǔ)上增加了新的測控資源，作為國家隊的有益補充，為部分以商業(yè)目標為主的衛(wèi)星測控支持提供了新的選擇。從現(xiàn)有能力分析[21]，國科華路、航天馭星、天鏈測控、星邑空間和西安寰宇等若干企業(yè)掌握50套左右的地面測站設(shè)備，站點主要分布在國內(nèi)大三角區(qū)域；此外長光衛(wèi)星、珠海歐比特等部分商業(yè)航天公司出于運營需求也建立了各自的衛(wèi)星測運控系統(tǒng)和測控站點，以上共同構(gòu)成了目前民商業(yè)測控力量的主體。從服務(wù)對象分析，長光衛(wèi)星、四維測繪和銀河航天等聚焦民商用遙感、測繪和通信的商業(yè)航天公司是民商業(yè)航天力量的主要服務(wù)對象，部分新興的聚焦于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的商業(yè)衛(wèi)星公司也是潛在客戶。而從需求和必要性層面看，傳統(tǒng)的軍星和國家重點型號衛(wèi)星以外的航天器測控都可以依靠民商測控力量完成。因此，從豐富測控資源和提高測控覆蓋率的角度而言，相比前面2項變化趨勢，民商業(yè)測控力量的加入對于智能任務(wù)規(guī)劃問題的解決更多地體現(xiàn)為積極的影響和正向的輸入[22-23]。

同時也要考慮到以下問題：① 目前我國民商業(yè)測控力量還處于發(fā)展的初級階段，能夠提供的資源比較有限，且單個資源的能力與國有測控設(shè)備的能力相比也有差距，不能實現(xiàn)完全替代，體現(xiàn)在問題求解中，可能會影響可行解的質(zhì)量，也有可能縮小可行解空間的大??；② 目前國有測控資源基本實現(xiàn)了在一個測控資源調(diào)度體系下運行，民商業(yè)測控力量的調(diào)度體系暫時還不能融入到這一統(tǒng)一體系之中，最多只能實現(xiàn)有限程度的融入，且其能夠提供服務(wù)的對象也受到限制，上述因素可能會導(dǎo)致求解目標的多元化，進而引入新的優(yōu)化目標歸一化需求，或者使得調(diào)度問題的解空間域變得更加復(fù)雜，可能會涉及多個解空間的合并、交叉和剔除等操作，這些都需要在算法設(shè)計與實現(xiàn)時加以考慮；③ 對于民商業(yè)測控力量內(nèi)部的獨立資源調(diào)度，因其是典型的需求導(dǎo)向型，其測控任務(wù)受到熱點事件和社會形勢等非技術(shù)因素影響較大，存在不同時間段任務(wù)強度極度不均衡的可能，因此民商業(yè)測控力量運行機構(gòu)如何維持合適的測控資源規(guī)模，如何應(yīng)對巨量測控任務(wù)同時涌入帶來的調(diào)度難題，也是需要研究和解決的問題。

4 結(jié)束語

本文簡要回顧了衛(wèi)星測控調(diào)度問題的發(fā)展歷程，在充分開展文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上，對該問題中3個主要技術(shù)方向(即模型、約束和算法)的發(fā)展進行了總結(jié)和預(yù)測，隨后基于該領(lǐng)域工程技術(shù)的發(fā)展，提出了未來可能影響衛(wèi)星測控調(diào)度問題求解的3類發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)，認為巨型星座和航天技術(shù)發(fā)展帶來的超大規(guī)模和高約束問題可能是未來必須面對的問題，需要在未來的研究中得到更多的重視。