[發明專利]多成像衛星區域覆蓋規劃方法

在審

• 申請號: 201810010548.2
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108388953A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 胡笑旋;朱外明;楊善林;羅賀;馬華偉;王國強;靳鵬;夏維
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30;G01C11/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;劉兵

本發明公開了一種多成像衛星區域覆蓋規劃方法，屬于衛星通信技術領域。該多成像衛星區域覆蓋規劃方法包括兩個階段，將生成覆蓋模式和選擇覆蓋模式相分離，使得該方法結構合理、層次清晰；該多成像衛星區域覆蓋規劃方法基于貪婪算法的思想，能夠提供至少一個覆蓋方案，使得多個成像衛星消耗的總能量盡可能的小。

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域，具體地涉及一種多成像衛星區域覆蓋規劃方法。

背景技術

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現疑似MH370殘骸，位置為：緯度-43.58，經度90.57。為了搜索該點附近區域，可以把范圍擴大為以該點為中心的一個正方形區域。

中國曾調用多顆成像衛星對MH370展開搜索，每顆成像衛星的成像區域是一個條帶形區域。圖1示出了一顆成像衛星的成像的條帶形區域的示意圖，如圖1所示，通過控制成像衛星上的傳感器(如相機)的開關機時間，傳感器成像的條帶形區域的位置是可以沿成像掃描方向變化的，條帶形區域的長度也是可以變化的。

由于成像衛星成像需要消耗能量，在成像衛星資源充足的情況下，合理的安排各個成像衛星成像的條帶形區域的位置，以使得多個成像衛星在將整個區域完全覆蓋的前提下消耗的總能量盡可能的小具有至關重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種多成像衛星區域覆蓋規劃方法，該多成像衛星區域覆蓋規劃方法通過調整成像衛星成像的條帶形區域的長度以及沿成像衛星成像掃描方向的位置獲得消耗的總能量盡可能小的覆蓋方案。

為了實現上述目的，本發明的實施方式提供一種多成像衛星區域覆蓋規劃方法，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：確定多個成像衛星的成像掃描方向；將欲覆蓋的矩形區域劃分成多個網格，以生成第一網格列表G；針對多個成像衛星中的每一個成像衛星：判斷成像衛星的成像掃描方向是第一傾斜方向還是第二傾斜方向；在判斷成像衛星的成像掃描方向為第一傾斜方向的情況下，以第一網格列表G中的任意網格的左上角頂點為基點，根據成像衛星的成像掃描方向將劃分的多個網格重新排序，以生成第二網格列表LG，以第二網格列表LG中的網格的左上角頂點和右下角頂點為基點，根據成像衛星覆蓋的條帶形區域的寬度確定成像衛星的覆蓋模式的四個頂點，以形成成像衛星的一個覆蓋模式，以及遍歷第二網格列表LG中的網格，以形成成像衛星的覆蓋模式列表；在判斷成像衛星的成像方向為第二傾斜方向的情況下，以第一網格列表G中的任意網格的右上角頂點為基點，根據成像衛星的成像掃描方向將劃分的多個網格重新排序，以生成第三網格列表LG，并以第三網格列表LG中的網格的右上角頂點和左下角頂點為基點，根據成像衛星覆蓋的條帶形區域的寬度確定成像衛星的覆蓋模式的四個頂點，以形成成像衛星的一個覆蓋模式，以及遍歷第三網格列表LG中的網格，以形成成像衛星的覆蓋模式列表；遍歷多個成像衛星，以得到覆蓋模式集合，該覆蓋模式集合包括每個成像衛星的覆蓋模式列表；選擇覆蓋模式具體包括以下步驟：建立第一成像衛星列表，第一成像衛星列表在初始狀態下包含所有的成像衛星；構造標記網格列表GList，標記網格列表GList包含已經被完全覆蓋的網格，標記網格列表GList的初始狀態為一個空列表；分別計算第一成像衛星列表中的每個成像衛星執行覆蓋模式的平均能耗；從第一成像衛星列表中選出平均能耗的值最小的優選成像衛星；針對優選成像衛星：對于優選成像衛星的覆蓋模式列表中的每一個覆蓋模式，獲得該覆蓋模式覆蓋的網格列表GL；針對網格列表GL中的每一個網格，判斷網格是否包含在標記網格列表GList中；在判斷網格包含在標記網格列表GList中的情況下，將該網格從網格列表GL中刪除，以獲得未重復覆蓋網格列表GL′；計算未重復覆蓋網格列表GL′中的網格的數量；遍歷優選成像衛星的覆蓋模式列表中的每一個覆蓋模式，選擇未重復覆蓋網格列表GL′中的網格的數量最多的覆蓋模式作為成像衛星的選定覆蓋模式；將與選定覆蓋模式對應的未重復覆蓋網格列表GL′中的網格添加到標記網格列表GList；將優選成像衛星從第一成像衛星列表中刪除，以更新第一成像衛星列表；判斷標記網格列表GList中是否包含了第一網格列表中的所有網格；在判斷標記網格列表GList中未包含第一網格列表中的所有網格的情況下，從更新后的第一成像衛星列表中重新選擇優選成像衛星并為重新選擇的優選成像衛星選擇選定覆蓋模式；在判斷標記網格列表GList中包含了第一網格列表中的所有網格的情況下，將選定覆蓋模式構成用于覆蓋欲覆蓋的矩形區域的覆蓋方案。