[發明專利]基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法

在審

• 申請號: 201810426459.6
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN109299490A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 項軍華;崔凱凱
• 申請（專利權）人: 湖南航升衛星科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：收集用戶提出的觀測任務需求，得到任務集合；

步驟S2：根據軌道信息計算各目標的觀測時間窗口，并將不滿足所述觀測任務需求的目標列入資源禁忌列表；

步驟S3：采用真實的視頻衛星姿態機動模型，并考慮衛星軌道運動的影響，建立視頻衛星姿態調整時間估算模型；

步驟S4：建立觀測收益模型；

步驟S5：針對滿足觀測條件的目標建立相應的收益禁忌列表；

步驟S6：確定初始觀測任務，選擇時間窗口最早的目標點，在該目標點的收益禁忌列表以及資源禁忌列表之外(包括該任務本身)隨機選擇目標點作為初始觀測任務，并將初始觀測任務加入到重復禁忌列表中；

步驟S7：按照下式選擇后續任務，并將所選任務加入到重復禁忌列表中：

步驟S8：重復步驟S7，直至全部任務都已得到觀測，或禁忌列表外無任務可選，停止操作，輸出規劃結果。

2.根據權利要求1所述的基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法，其特征在于，所述步驟S2中所述各目標的觀測時間窗口及資源禁忌列表，根據如下步驟計算：

步驟S21：根據軌道信息計算視頻衛星在一個環繞周期內的星下點軌跡；

步驟S22：根據所述步驟S1中的目標的位置數據，計算各目標點到星下點軌跡的距離，其中，第i個目標到星下點軌跡的距離用Sg_i表示；

步驟S23：檢驗各目標點是否滿足可觀測條件，若不滿足，則將該目標點列入所述資源禁忌列表，所述可觀測條件如下式所示：

其中，Re為地球半徑，H為視頻衛星的軌道高度，em為最小觀測仰角；

步驟24：計算各目標點的可觀測時間窗口時長；

所述可觀測時間窗口時長，根據下列公式計算：

式中，n表示軌道角速度，Twi表示第i個目標的可觀測時間窗口時長；

步驟S25：檢驗各目標點是否滿足可執行條件，若不滿足，則將該目標點列入步驟S23所述的資源禁忌列表。

3.根據權利要求1所述的基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法，其特征在于，所述視頻衛星姿態調整時間估算模型的建立，包括以下步驟：

步驟S31：采用所述視頻衛星姿態機動模型，計算所述視頻衛星的成像設備從對準一個目標到對準另一個目標之間所需花費的姿態調整時間；

步驟S32：重復步驟S31，計算并記錄不同距離對應的姿態調整時間，并根據記錄的數據，通過擬合模型進行參數擬合，得到所述視頻衛星姿態調整時間估算模型。

4.根據權利要求3所述的基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法，其特征在于，所述視頻衛星姿態機動模型為TT-2型敏捷衛星姿態機動模型，采用PD控制律進行姿態機動控制。

5.根據權利要求3所述的基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法，其特征在于，所述視頻衛星姿態調整時間估算模型的建立，還包括采用所述視頻衛星姿態調整時間估算模型進行擬合，得到擬合結果后，在所述擬合結果的基礎上增加5～15％的時間裕量的步驟。

6.根據權利要求3所述的基于帶禁忌列表蟻群算法視頻衛星對地凝視任務規劃方法，其特征在于，所述擬合模型，采用如下二次指數模型

y＝a·e^b·x+c·e^d·x (4)

式中，y表示姿態調整時間，x表示兩目標之間的地心角距離。