[發明專利]一種考慮偏流角約束的敏捷成像衛星任務規劃方法在審

申請號：	201810082279.0	申請日：	2018-01-29
公開（公告）號：	CN108416493A	公開（公告）日：	2018-08-17
發明（設計）人：	李爽;杜彬;龔柏春;余萌;楊洪偉	申請（專利權）人：	南京航空航天大學
主分類號：	G06Q10/06	分類號：	G06Q10/06;G06N3/00
代理公司：	江蘇圣典律師事務所 32237	代理人：	賀翔
地址：	210016 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	任務規劃成像衛星偏流角規劃過程敏捷衛星區域目標蟻群算法觀測改進型感知相機航空航天領域大范圍區域推掃成像像移補償研究目標有效區域約束條件多變性像平面求解規劃覆蓋
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【說明書】：

一種考慮偏流角約束的敏捷成像衛星任務規劃方法，屬于航空航天領域。發明針對目前敏捷衛星在推掃成像的模式下，區域目標觀測路徑選擇性多、多變性強且規劃過程中相機像平面內像移補償因素未被考慮等問題，提出了一種基于改進型感知蟻群算法且考慮相機偏流角約束的敏捷衛星區域目標任務規劃方法。本發明以大范圍多邊形有效區域覆蓋為研究目標，充分考慮到規劃過程中的約束條件規劃觀測路徑，采用改進型感知蟻群算法求解規劃。本發明適用于敏捷成像衛星針對大范圍區域觀測的任務規劃。

技術領域

本發明涉及航空航天領域，特別是涉及一種考慮偏流角約束的敏捷成像衛星任務規劃方法。

背景技術

隨著認識地球、研究地球的深入，人類逐漸將視點從地面、低空擴展到太空。對地觀測衛星具有覆蓋區域廣、持續時間長、觀測效果好、不受空域國界限制、無需考慮人員安全問題等獨特的優勢，其所帶來的制空權，制海權，制天權，制信息權也是國防建設與國家安全必不可少的需要。

因為新一代敏捷成像衛星具有連續性、快速性、精確性等優良特點。與非敏捷衛星相比，敏捷衛星提供了更強的觀測優勢，可以利用其靈活的姿態機動能力對觀測目標進行前視、正視、后視或側視，從而在一個更寬的時間窗口內自由選擇觀測開始時間，并解除很多觀測任務之間的沖突。利用敏捷控制技術可實現衛星繞俯仰軸、滾動軸的快速機動指向，完成相機幅寬拼接，解決高分辨率成像與大范圍覆蓋的矛盾，兼顧高分辨率與寬幅成像要求。因此，敏捷成像衛星可以更快速、更清楚地了解地球及其周圍環境，研究敏捷成像衛星的姿態控制和任務規劃可以提高衛星資源的使用效益，排除不同任務之間的資源使用沖突，并最大限度地滿足用戶的需求。

但這些方法由于偏流角的變化值過大，超出衛星平臺的機動能力，最終無法完成觀測任務；在求解算法方面，傳統的圖規劃、回朔規劃、約束傳遞等方法面對大范圍空間搜索時求解效率低下，而啟發式算法中的遺傳算法、傳統蟻群算法卻又存在前期解的多樣性和后期收斂性差的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術方案的不足，本發明的目的在于提供一種考慮偏流角約束的敏捷成像衛星任務規劃方法，該方法提高了敏捷衛星任務規劃效能，提高了算法求解效率。

本發明目的是通過以下技術方案實現的：

一種考慮偏流角約束的敏捷成像衛星任務規劃方法，具體包括以下步驟：

(1)將地球表面的指定區域根據衛星觀測幅寬劃分網格，所述網格上的每個節點對應于地面上相應的經緯度點；

(2)針對所述節點，建立任務規劃模型；

(3)建立基于感知策略的改進型蟻群算法求解模型，規劃衛星觀測路徑。

進一步的，步驟(1)中所述節點獲得過程如下：

由區域邊界得到最大經度λ_max、最小經度λ_min、最大緯度φ_max、最小緯度φ_min；根據衛星軌道半長軸a、地球半徑Re、視場角θ確定衛星星下點處的視場半徑o在經緯度坐標系下的值，視場半徑o計算方程如下：

o＝arctan((a-Re)*tan(θ/2)/Re)

確定地面目標指定經度細分步長Δλ，緯度細分步長Δφ，再依次生成點：