[發明專利]用于規劃由航天器采集地球區域的圖像的方法

有效

• 申請號: 201680051152.1
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN107949521B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 皮埃爾·布蘭克-帕克斯
• 申請（專利權）人: 空中客車防務和空間公司
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;G06Q10/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;杜誠

本發明涉及一種用于規劃由圍繞地球執行任務的航天器采集地球的區域Z₁,...,Z_N的圖像的方法，地球的每個區域Z_i與請求R_i相關聯，使得視覺可達時段T_i與所述區域Z_i對應。此外，該方法包括以下步驟：?對于每個時段T_i確定用于采集區域Z_i的離散采集機會，使得開始日期、執行時段、局部運動學約束和權重與所述離散采集機會中的每一個相關聯；?將用于采集區域Z_i的離散采集機會歸集為集合D；?按照增大的開始日期來對集合D中的離散采集機會Dⁱ進行排序；?評估集合D中的所述離散采集機會之間的運動學兼容性；?確定具有最大權重且在運動學上兼容的離散采集機會的最佳序列。

技術領域

本發明屬于由航天器諸如觀測衛星進行的地面成像領域，并且更具體地涉及用于規劃由航天器或這樣的航天器星座采集地面區域的圖像的方法。本發明特別有利地、但決非限制性地適用于以逐行采集圖像的模式工作的觀測衛星的情況，該模式在下文中稱為本領域技術人員已知的術語“推掃式”模式。

背景技術

由航天器實施的地面觀測任務包括響應于來自客戶端的請求采集地面區域的圖像，即位于地球表面的區域。特別地，這種航天器沿圍繞地球的行進軌道運行，以便能夠在它在預定持續時間內經過地面區域時采集所述地面區域。此外，增加這種航天器的敏捷性使得要被成像的地面區域的數量增加，這些區域現在可能位于所述軌道的任一側，或者以不同的角度在多個軌道的航線上被采集。因此，沿著所述行進軌道的任意即時時刻均與用于采集不同地面區域的圖像的一個或更多個機會相對應。

所述請求通常每天由航天器定期接收。目前，由于對地面區域進行這種采集的請求不再僅限于歷史上與空間成像部門有關的那些行業部門，因此對地面區域進行這種采集的請求的數量逐漸增加。例如，非限制性地，農業部門現在為了優化耕地區域的使用而大量使用地面觀測結果。

因此，由于由這種航天器所處理的請求包括與要采集的地面區域相關聯的非常具體約束，諸如定位或曝光條件，或者為了獲得立體、三重立體或多光譜圖像而對多次采集的需求，因此這些請求在數量和復雜性方面均不斷增大。除此之外的事實是，請求可以根據其優先級等級進行區分。

對與所述請求相關聯的約束的管理還必須與對與所述航天器相關聯的工作約束的管理并行地執行，不管這些約束是累積的(存儲器大小、消耗電力、機載儀器的最大工作時間)還是局部的(兩次連續采集之間的最小持續時間)。

因此可以理解，履行一組這樣的請求的目標是非常受限的問題，為此，有必要根據所述航天器的軌道來規劃隨時間要執行的成像。更廣泛地說，這樣的問題歸入“旅行推銷員”優化問題的類別，而眾所周知這在合理的時間量內很難解決。

該問題在用戶請求必須在短時間段內履行的情況下尤為重要。增加衛星數量可以使衛星在較短的時間段內進入區域。然而，如果采集計劃也可以在短時間段內更新，則只有充分利用這種能力。

盡管已知可以借助啟發式優化技術(例如貪心算法)來提供對這樣的規劃問題的高質量近似解決方案，但是考慮到在工作條件下要處理的請求的量，其計算時間并不令人滿意。

最近，基于重要簡化假定的問題解決技術，特別是關于所述航天器的局部和累積約束的解耦管理，使得可以在合理的時間量內提供對所述局部約束的管理的解決方案，這是完全解決上述規劃問題的第一步。盡管這些技術中的一些確實允許考慮累積約束，但是特別是在以推掃式模式工作的觀測衛星的情況下，這些技術中的任何一個都不允許考慮立體、三重立體或多光譜圖像的采集。因此，這些技術對于其能夠履行的請求的數量是限制性的并且不是最佳的。

發明內容