[發(fā)明專利]一種基于主動(dòng)觀測(cè)任務(wù)的衛(wèi)星調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811321907.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN109684055B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊峰;任維佳;杜志貴;陳險(xiǎn)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/48
• 分類號(hào): G06F9/48
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣;侯越玲

一種基于主動(dòng)觀測(cè)任務(wù)的衛(wèi)星調(diào)度方法，基于實(shí)時(shí)任務(wù)需求數(shù)據(jù)至少獲取成像任務(wù)的執(zhí)行區(qū)域和執(zhí)行時(shí)間；基于遙感衛(wèi)星的自身參數(shù)、執(zhí)行區(qū)域和執(zhí)行時(shí)間對(duì)成像任務(wù)進(jìn)行分類以建立需要至少兩個(gè)遙感衛(wèi)星協(xié)同完成的成像任務(wù)集；在基于執(zhí)行時(shí)間的執(zhí)行開始時(shí)刻和執(zhí)行結(jié)束時(shí)刻篩選出每個(gè)成像任務(wù)分別涉及的至少兩個(gè)遙感衛(wèi)星的情況下，將遙感衛(wèi)星彼此之間重疊的成像時(shí)間窗口劃分為若干個(gè)子成像時(shí)間窗口，其中：遙感衛(wèi)星基于子成像時(shí)間窗口按照交替執(zhí)行成像任務(wù)和成像數(shù)據(jù)下傳任務(wù)的方式建立初始待觀測(cè)任務(wù)列表。本發(fā)明將各遙感衛(wèi)星設(shè)置為按照交替的方式執(zhí)行成像任務(wù)和數(shù)據(jù)下傳任務(wù)，通過(guò)提高數(shù)據(jù)周轉(zhuǎn)的速度的方式能夠有效地降低遙感衛(wèi)星的存儲(chǔ)容量的劇增。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及調(diào)度控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于主動(dòng)觀測(cè)任務(wù)的衛(wèi)星調(diào)度方法。

背景技術(shù)

成像衛(wèi)星的工作流程可以簡(jiǎn)述如下：接收用戶提出的觀測(cè)需求；根據(jù)衛(wèi)星資源特性，對(duì)用戶的需求進(jìn)行預(yù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃輸入；結(jié)合地面站和衛(wèi)星使用約束，依據(jù)特定的優(yōu)化算法，對(duì)輸入任務(wù)進(jìn)行規(guī)劃和調(diào)度，得到任務(wù)調(diào)度方案；將生成的任務(wù)調(diào)度方案進(jìn)行計(jì)劃編排與指令生成，通過(guò)地面站將控制指令上注到衛(wèi)星，衛(wèi)星執(zhí)行指令進(jìn)行成像和數(shù)據(jù)回放，地面站接收成像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理后被反饋給用戶。其中用戶提交的原始觀測(cè)需求往往不指定觀測(cè)資源，成像的時(shí)間窗口也不明確，而且很多復(fù)雜的用戶需求如區(qū)域目標(biāo)成像任務(wù)等是難以一次性完成觀測(cè)的，因此有必要對(duì)用戶原始的觀測(cè)需求進(jìn)行一些處理。一方面需要根據(jù)用戶觀測(cè)需求和衛(wèi)星的能力進(jìn)行匹配和篩選，確定需求的可選衛(wèi)星及其對(duì)應(yīng)的成像時(shí)間窗口；另一方面需要對(duì)復(fù)雜成像任務(wù)進(jìn)行分解，生成能夠一次性觀測(cè)的單一子任務(wù)。對(duì)于不同衛(wèi)星和不同用戶觀測(cè)需求，該問(wèn)題有其特殊性。但是預(yù)處理的最終目的都是將用戶提出的規(guī)范化需求轉(zhuǎn)變?yōu)橹感l(wèi)星一次成像過(guò)程可以完成觀測(cè)的任務(wù)，稱為元任務(wù)。元任務(wù)是衛(wèi)星可以執(zhí)行的最小成像任務(wù)，它包含了具體的位置和時(shí)間信息，可以視為考慮了衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)幾何關(guān)系的條帶。

成像衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃預(yù)處理的一般流程可描述為：根據(jù)用戶觀測(cè)需求中的成像時(shí)間、成像模式、成像質(zhì)量、太陽(yáng)高度角和成像角度初步確定完成需求的可選資源，沒(méi)有合適資源的用戶需求，直接從需求集合中刪除。將原始的用戶觀測(cè)需求分解為可一次性完成觀測(cè)的條帶。例如使用時(shí)姿向量對(duì)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行分解，首先通過(guò)時(shí)間姿態(tài)轉(zhuǎn)換模塊將目標(biāo)區(qū)域頂點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為時(shí)姿向量，然后進(jìn)入目標(biāo)分解與合成模塊，由全部時(shí)姿向量確定目標(biāo)的特征向量，基于時(shí)間姿態(tài)的描述方法進(jìn)行條帶劃分和條帶裁剪，由用戶需求和衛(wèi)星能力約束進(jìn)行目標(biāo)靜態(tài)合成，再通過(guò)時(shí)間姿態(tài)轉(zhuǎn)換模塊生成元任務(wù)的條帶坐標(biāo)信息。計(jì)算每個(gè)元任務(wù)條帶的時(shí)間窗口信息。計(jì)算條帶起點(diǎn)中心點(diǎn)的時(shí)間窗口，在根據(jù)成像時(shí)間段、地影區(qū)等用戶需求進(jìn)行窗口的處理，得到經(jīng)過(guò)各個(gè)裁剪過(guò)程后生成元任務(wù)的時(shí)間窗口信息。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的一般過(guò)程后，那些沒(méi)有合適觀測(cè)資源的觀測(cè)需求直接被刪除了，復(fù)雜的觀測(cè)需求被分解成了可調(diào)度的元任務(wù)，時(shí)間窗口不能滿足用戶要求的元任務(wù)也被刪除了，從而使得原問(wèn)題得到了一定程度的簡(jiǎn)化，求解時(shí)消減了不必要的搜索空間。

公開號(hào)為CN106228261A的專利文獻(xiàn)公開了一種多顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星間任務(wù)的系統(tǒng)調(diào)度方法和裝置，該方法包括：獲取每個(gè)衛(wèi)星的初始待觀測(cè)任務(wù)集對(duì)應(yīng)的有向無(wú)圈圖；該有向無(wú)圈圖包括每個(gè)待觀測(cè)任務(wù)的內(nèi)容和時(shí)序連通關(guān)系；通過(guò)比對(duì)每個(gè)衛(wèi)星的有向無(wú)圈圖篩選出重疊任務(wù)；該重疊任務(wù)指可執(zhí)行衛(wèi)星的數(shù)目至少為兩個(gè)以上；根據(jù)可執(zhí)行衛(wèi)星的自身參數(shù)預(yù)測(cè)重疊任務(wù)的執(zhí)行效果；根據(jù)預(yù)測(cè)的執(zhí)行效果獲取重疊任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行衛(wèi)星；將除實(shí)際執(zhí)行衛(wèi)星之外的可執(zhí)行衛(wèi)星的初始待觀測(cè)任務(wù)集中的重疊任務(wù)刪除，生成可執(zhí)行衛(wèi)星的最終待觀測(cè)任務(wù)集。本發(fā)明實(shí)施例提高了衛(wèi)星成像效率和衛(wèi)星成像資源利用的合理性。該發(fā)明并不能顯著提高衛(wèi)星調(diào)度中針對(duì)新增任務(wù)的響應(yīng)速度，同時(shí)，其并未涉及如何通過(guò)匹配成像時(shí)間和成像數(shù)據(jù)下傳時(shí)間以在滿足地面站及時(shí)收到成像數(shù)據(jù)的同時(shí)也能夠避免衛(wèi)星存儲(chǔ)容量的劇增。

發(fā)明內(nèi)容

如本文所用的詞語(yǔ)“模塊”描述任一種硬件、軟件或軟硬件組合，其能夠執(zhí)行與“模塊”相關(guān)聯(lián)的功能。