[發明專利]對地觀測衛星體系結構設計與優化系統

在審

• 申請號: 201810904986.3
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN108984956A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 胡敏;李智;楊雪榕;夏魯瑞;肖龍龍;潘升東;侯妍;侯迎春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明提供對地觀測衛星體系結構設計與優化系統，系統由對地觀測衛星體系人工子系統、對地觀測衛星體系能力評估子系統、綜合演示子系統以及對地觀測衛星體系設計與運控策略配置子系統組成。對地觀測衛星體系人工子系統是對地觀測衛星體系結構設計與優化系統的核心，它載入運控策略和體系結構信息后，開展計算實驗研究，通過體系能力評估子系統獲得系統效能的量化指標，支持產生下一步優化建議；通過綜合演示子系統實現系統狀態變量的可視化顯示和分析，支持體系能力的展示和評估。利用該系統可以支持對地觀測衛星體系協同工作方案規劃與評估、體系常規運行方案與應急任務調度方案分析與評估，以及體系構建的配置方案與建設發展方案評估與優化。

技術領域

本發明屬于對地觀測衛星技術領域，具體涉及對地觀測衛星體系結構設計與優化系統。

背景技術

隨著航天技術的快速發展，對地觀測衛星也由早期的單星模式逐漸發展為星座模式，衛星分辨率越來越高，基本實現了對地觀測的全天時、全天候、全方位覆蓋。隨著對地觀測衛星數量的急劇增加，光學遙感衛星、SAR遙感衛星的類別越來越多，功能越來越復雜，如何在衛星數量增加的同時，實現對地觀測衛星體系結構的優化設計，是一個亟待解決的問題，主要需求體現在以下三個方面：

一是對地觀測衛星體系具備可見光、微波、高光譜、紅外等多種觀測手段，具備時空協調、全天候、全天時的對地觀測能力。體系中每一顆衛星的探測能力和技術手段、工作模式不同，其搭載平臺運行方式也不同，這就需要通過協同工作方案規劃，設計各個平臺的工作方式、調用流程、相互協同補充的配置方案等，為各個任務的順利完成提供可操作的參考方案。

二是對地觀測衛星體系為滿足各用戶單位的大規模任務需求，需將體系內各種觀測平臺、手段綜合統籌，才能充分發揮體系內各個觀測平臺的能力，提升對地觀測衛星體系任務響應速度和能力。在對地觀測衛星體系按照預定方案的常規運行中，需要考慮各個觀測平臺、載荷的控制、調度與維護，觀測體系還需與通信、導航等相關資源相互協作，共同完成系統的正常功能。這就需要常規運行方案不僅能夠兼顧各個觀測資源的能力配置，也要能夠最大限度降低體系維護成本。通過對各個觀測資源的調度方案進行計算試驗，給出方案的定量評價是進行對地觀測衛星體系運控優化的基本條件。與此同時，對地觀測衛星體系還需要能夠最大限度的支持應急任務。

三是對地觀測衛星體系具有技術先進、構成復雜、不確定性因素較多等特點，其建設周期長、技術風險高、經費投入大，體系能力不是各功能系統的簡單疊加，建設規劃與管理應用需從整體上加以考慮，以實現各個系統的最佳組合與協同配合。體系構建的配置方案與建設發展方案，是對地觀測衛星體系的總體方案，唯有通過全體系、全應用的計算試驗，才能考察方案的合理性，針對計算試驗暴露的問題提出改進的策略建議，可為對地觀測衛星體系發展決策提供參考，為方案優化提供依據。隨著對地觀測衛星體系規模的擴大，分系統類別的增多，其構成異構特性愈發突出、不確定性因素增多，系統復雜性加大，傳統的仿真系統難以支持這種規模和不確定性的試驗。

目前國內外學者針對對地觀測衛星涉及的載荷技術、任務規劃技術、應用技術等開展了大量卓有成效的工作，但是尚沒有涉及對地觀測衛星體系結構設計與優化。

為了更好地開展對地觀測衛星體系結構設計與優化，本發明提出對地觀測衛星體系結構設計與優化系統。基于平行系統理論和多智能體建模方法構建的與真實系統平行映射的對地觀測衛星體系人工子系統，是進行體系結構設計與優化的基本試驗驗證平臺，它為對地觀測衛星體系運控策略、配置方案、組織架構、數據功能流程等方案的實驗驗證，提供了一種可操作的技術途徑。對地觀測衛星體系結構設計與優化系統以建立對地觀測衛星體系人工子系統為核心，構建對地觀測衛星體系內所有對象的智能體模型資源庫，通過運控策略和結構參數的配置形成人工系統試驗腳本，并以人工系統的自運行狀態和執行試驗任務的關鍵參數為基礎，進行對地觀測衛星體系多任務協同應用能力，常規運行與應急任務處置能力，體系結構功能的兼容與拓展能力的評估。

發明內容