[發明專利]用于可見光遙感航天器的攝影任務自動規劃系統和方法

有效

• 申請號: 201710908782.2
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107816973B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 王永富;王穎;黃柯彥;陳紹龍;焦澤兵;廖慧兮;王建昭;唐進
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;B64G1/66
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 溫子云;仇蕾安

本發明公開了一種用于可見光遙感航天器的攝影任務自動規劃方法，設定一個時間單元，在每個時間單元內基于用戶提出的攝影區域要求，根據測控系統提供的軌道數據、氣象局提供的氣象信息、星載存儲器剩余容量和相機使用約束，進行該時間單元內的攝影規劃，生成攝影開關機指令；在時間單元內，當氣象信息變化時，重新進行攝影規劃；時間單元的設定范圍小于或等于24小時。本發明還提供了一種攝影任務自動規劃系統。本發明使用最新的軌道數據做攝影規劃，克服了按照理論軌道計算攝影指令造成的攝影區域偏差較大的缺陷，最大限度的減少星載存儲資源和地面接收站資源浪費，提高航天器觀測效率。

技術領域

本發明屬于航天器在軌運行管理技術領域，具體涉及一種攝影任務自動規劃系統和方法，適用于可見光遙感航天器的在軌運行管理。

背景技術

光學遙感航天器是一類從太空中獲取地面圖像信息的對地觀測衛星，在軍事、災害防治，環境保護等領域發揮了重要作用。隨著遙感航天器數量增多，成像任務需求也呈現出多樣化、復雜化和快速增長趨勢，根據攝影任務需要和現有航天器資源能力，制定優化的成像方案，是提高航天器觀測效率，充分發揮航天器系統整體效能的有效技術途徑。

現有光學遙感航天器，主要以耗費航天器資源和損失實時性為代價實現預定的觀測任務，主要體現在：云層氣象信息考慮有限，帶來較多的星載存儲資源浪費和數傳時間浪費，導致重訪周期內關鍵目標成像機會喪失；光學遙感一般采用近地軌道以提高分辨率指標，航天器過境時間短，對于成像目標變化頻繁，氣象信息短期變化快，遙感器工作參數需要經常調整的特點，現有技術實時應變能力有限，對于某些高實時性要求的觀測目標，無法做出及時調整和響應。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種攝影任務自動規劃方法和系統，使用最新的軌道數據做攝影規劃，克服了按照理論軌道計算攝影指令造成的攝影區域偏差較大的缺陷，最大限度的減少星載存儲資源和地面接收站資源浪費，提高航天器觀測效率。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種攝影任務自動規劃方法，設定一個時間單元，在每個時間單元內基于用戶提出的攝影區域要求，根據測控系統提供的軌道數據、氣象局提供的氣象信息、星載存儲器剩余容量和相機使用約束，進行該時間單元內的攝影規劃，生成攝影開關機指令；在時間單元內，當氣象信息變化時，重新進行攝影規劃；時間單元的設定范圍小于或等于24小時。

優選地，所述攝影規劃包括：

步驟1、根據軌道數據、本次規劃起止時間，計算每秒的航天器軌道位置和太陽位置；

步驟2、根據每一時刻的航天器軌道位置、攝影區域和相機使用約束，計算星下點是否進入攝影區域，以及進入和離開攝影區域的時間和經緯度，然后根據當地太陽高度角，得出滿足光照條件的攝影區域、相機開關機時間、數據量；

步驟3、根據攝影區域重要級別確定步驟2得出的滿足光照條件的攝影區域的優先級；

步驟4、進行攝影指令有效性判別：根據云層情況，去除覆蓋過厚的云層區域不進行攝影；并且根據星載存儲器剩余容量，去除不滿足星載存儲器容量限制的低優先級攝影區域，得到最終的攝影開關機指令。

優選地，進一步根據由軌道數據計算出的攝影星下點的太陽高度，實時調整攝影的曝光時間。

優選地，所述曝光時間t的計算方式為：

其中，K₁為常數，B為地面景物平均視亮度，δ為成像面照度衰減系數；

地面景物平均視亮度的計算方式為：