[發(fā)明專利]衛(wèi)星資源受限情形下的多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810010516.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108345984B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊善林;胡笑旋;朱外明;靳鵬;夏維;羅賀;馬華偉;王國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;劉兵

本發(fā)明公開(kāi)了一種衛(wèi)星資源受限情形下的多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域。該多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法包括兩個(gè)階段，將生成覆蓋模式和選擇覆蓋模式相分離，使得方法結(jié)構(gòu)合理、層次清晰；該多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法基于貪婪算法的思想，能夠提供至少一個(gè)覆蓋方案，使得在成像衛(wèi)星數(shù)量不足的情況下多個(gè)成像衛(wèi)星的覆蓋收益盡可能的大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種衛(wèi)星資源受限情形下的多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

以馬航MH370的搜索為例，2014年3月20日，澳大利亞聲稱在南印度洋發(fā)現(xiàn)疑似MH370殘骸，位置為：緯度-43.58，經(jīng)度90.57。為了搜索該點(diǎn)附近區(qū)域，可以把范圍擴(kuò)大為以該點(diǎn)為中心的一個(gè)正方形區(qū)域。

中國(guó)曾調(diào)用多顆成像衛(wèi)星對(duì)MH370展開(kāi)搜索，每顆成像衛(wèi)星的成像區(qū)域是一個(gè)條帶形區(qū)域。圖1示出了一顆成像衛(wèi)星的成像的條帶形區(qū)域的示意圖，如圖1所示，通過(guò)控制成像衛(wèi)星上的傳感器(如相機(jī))的開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間，傳感器成像的條帶形區(qū)域的位置是可以沿成像掃描方向變化的，條帶形區(qū)域的長(zhǎng)度也是可以變化的。。

每個(gè)覆蓋區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)覆蓋收益，如果該區(qū)域被覆蓋則獲得與該區(qū)域?qū)?yīng)的覆蓋收益，在成像衛(wèi)星數(shù)量不足的情況下，合理的安排各個(gè)成像衛(wèi)星成像的條帶形區(qū)域的位置，以使得成像衛(wèi)星的覆蓋收益盡可能地大具有至關(guān)重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星資源受限情形下的多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，該方法通過(guò)調(diào)整成像衛(wèi)星成像的條帶形區(qū)域的長(zhǎng)度以及沿成像衛(wèi)星成像掃描方向的位置獲得覆蓋收益盡可能大的覆蓋方案。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種衛(wèi)星資源受限情形下的多成像衛(wèi)星區(qū)域覆蓋動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，包括生成覆蓋模式和選擇覆蓋模式，其中生成覆蓋模式具體包括以下步驟：確定多個(gè)成像衛(wèi)星的成像掃描方向；將欲覆蓋的矩形區(qū)域劃分成多個(gè)網(wǎng)格，以生成第一網(wǎng)格列表G；針對(duì)多個(gè)成像衛(wèi)星中的每一個(gè)成像衛(wèi)星：判斷成像衛(wèi)星的成像掃描方向是第一傾斜方向還是第二傾斜方向；在判斷成像衛(wèi)星的成像掃描方向?yàn)榈谝粌A斜方向的情況下，以第一網(wǎng)格列表G中的任意網(wǎng)格的左上角頂點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)成像衛(wèi)星的成像掃描方向?qū)澐值亩鄠€(gè)網(wǎng)格重新排序，以生成第二網(wǎng)格列表LG，以第二網(wǎng)格列表LG中的網(wǎng)格的左上角頂點(diǎn)和右下角頂點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)成像衛(wèi)星覆蓋的條帶形區(qū)域的寬度確定成像衛(wèi)星的覆蓋模式的四個(gè)頂點(diǎn)，以形成成像衛(wèi)星的一個(gè)覆蓋模式，以及遍歷第二網(wǎng)格列表LG中的網(wǎng)格，以形成成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表；在判斷成像衛(wèi)星的成像方向?yàn)榈诙A斜方向的情況下，以第一網(wǎng)格列表G中的任意網(wǎng)格的右上角頂點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)成像衛(wèi)星的成像掃描方向?qū)澐值亩鄠€(gè)網(wǎng)格重新排序，以生成第三網(wǎng)格列表LG，并以第三網(wǎng)格列表LG中的網(wǎng)格的右上角頂點(diǎn)和左下角頂點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)成像衛(wèi)星覆蓋的條帶形區(qū)域的寬度確定成像衛(wèi)星的覆蓋模式的四個(gè)頂點(diǎn)，以形成成像衛(wèi)星的一個(gè)覆蓋模式，以及遍歷第三網(wǎng)格列表LG中的網(wǎng)格，以形成成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表；遍歷多個(gè)成像衛(wèi)星，以得到覆蓋模式集合，該覆蓋模式集合包括每個(gè)成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表；選擇覆蓋模式具體包括以下步驟：建立第一成像衛(wèi)星列表，第一成像衛(wèi)星列表在初始狀態(tài)下包含所有的成像衛(wèi)星；構(gòu)造標(biāo)記網(wǎng)格列表GList，標(biāo)記網(wǎng)格列表GList包含已經(jīng)被完全覆蓋的網(wǎng)格，標(biāo)記網(wǎng)格列表GList的初始狀態(tài)為一個(gè)空列表；針對(duì)第一成像衛(wèi)星列表中的一個(gè)成像衛(wèi)星：構(gòu)造標(biāo)記網(wǎng)格列表GList，標(biāo)記網(wǎng)格列表GList包含已經(jīng)被完全覆蓋的網(wǎng)格，標(biāo)記網(wǎng)格列表GList的初始狀態(tài)為一個(gè)空列表；遍歷成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表，對(duì)于覆蓋模式列表中的每一個(gè)覆蓋模式，獲得覆蓋模式的覆蓋網(wǎng)格列表GL；對(duì)于覆蓋網(wǎng)格列表GL中的任意網(wǎng)格，判斷該網(wǎng)格是否包含在標(biāo)記網(wǎng)格列表GList中；在判斷該網(wǎng)格包含在標(biāo)記網(wǎng)格列表GList中的情況下，將該網(wǎng)格從覆蓋網(wǎng)格列表GL中刪除，以獲得未重復(fù)覆蓋網(wǎng)格列表GL′；將與未重復(fù)覆蓋網(wǎng)格列表GL′中的網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的覆蓋收益進(jìn)行求和，以獲得未重復(fù)覆蓋網(wǎng)格列表GL′的總覆蓋收益；遍歷成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表，獲得成像衛(wèi)星的覆蓋收益，成像衛(wèi)星的覆蓋收益被定義為所有的未重復(fù)覆蓋網(wǎng)格列表GL′的總覆蓋收益中的最大值；遍歷第一成像衛(wèi)星列表中的所有的成像衛(wèi)星，獲得每一個(gè)成像衛(wèi)星的覆蓋收益，將覆蓋收益的值最大的成像衛(wèi)星作為選定成像衛(wèi)星；對(duì)于選定成像衛(wèi)星，在選定成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表中選擇與最大的未重復(fù)覆蓋網(wǎng)格列表GL′的總覆蓋收益對(duì)應(yīng)的覆蓋模式作為選定成像衛(wèi)星的選定覆蓋模式；將選定成像衛(wèi)星的覆蓋模式列表從覆蓋模式集合中刪除；將選定成像衛(wèi)星從第一成像衛(wèi)星列表中刪除，以更新第一成像衛(wèi)星列表；判斷第一成像衛(wèi)星列表是否為空列表；在判斷第一成像衛(wèi)星列表不是空列表的情況下，重新計(jì)算更新后的第一成像衛(wèi)星列表中的每一個(gè)成像衛(wèi)星的覆蓋收益，以獲得新的選定成像衛(wèi)星以及新的選定成像衛(wèi)星的選定覆蓋模式；在判斷第一成像衛(wèi)星列表是空列表的情況下，將多個(gè)選定覆蓋模式構(gòu)成用于覆蓋欲覆蓋的矩形區(qū)域的覆蓋方案。