[發明專利]敏捷衛星單軌多點目標立體成像任務規劃方法及系統

有效

• 申請號: 202010437177.3
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111667100B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 沈欣;李仕學;許俊飛;張過
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/006;G01S19/39;G01S19/53
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

一種敏捷衛星單軌多點目標立體成像任務規劃方法及系統，包括求出每個點目標的成像時間窗口；建立多點目標立體成像任務規劃數學模型，將點目標的兩次觀測時刻作為決策變量，成像時間窗口、立體交會角、姿態機動速度為約束條件，觀測點數最多、完成成像時間最短為目標函數；還原數學模型中決策變量的時序關系，計算對每個點目標兩次觀測對應的俯仰角和滾動角，計算兩次連續觀測的間隙機動角；采用有向圖方法，確定觀測方案可連續實施觀測的次數和觀測時序；采用交會角條件作為判據，進行立體觀測判斷，得到可形成立體觀測的點目標數量；采用PSO優化算法求解數學模型，得到單軌多點目標立體成像任務規劃方案，實現覆蓋最多點目標的立體觀測。

技術領域

本發明涉及衛星遙感技術領域，尤其是涉及一種面向單軌多點目標的多點目標立體成像優化技術。

背景技術

因敏捷衛星具有繞任意軸(俯仰、滾動、偏航)快速、穩定成像的靈活性，可實現多點目標立體成像任務。如何依據任務需求，制定科學、合理的規劃策略，讓在軌衛星在高速運行的過程中快速解決多點目標立體成像模式調度，獲取高空間分辨率、高時間分辨率的影像，是當前國內外敏捷衛星調度技術研究的熱點問題，多點目標立體成像模式如圖1所示，能夠在姿態機動中成像。

敏捷衛星多視角立體模式成像是指對觀測目標在敏捷衛星可觀測時間窗口內，以多視角的方式獲取目標的立體像對，從而完成立體圖像的成像模式。與傳統非敏捷衛星點目標立體成像需要多軌才能實現點目標立體成像不同，具有動中成像能力的敏捷衛星可以僅用一軌就實現多點目標立體成像。

針對成像衛星點目標立體成像任務需要和現有方法的不足，本領域亟待提出新的技術方案。

發明內容

本發明針對現有技術問題，提出了一種敏捷衛星單軌多點目標立體成像任務規劃方案。

本發明提供一種敏捷衛星單軌多點目標立體成像任務規劃方法，包括以下步驟：

步驟1，設有n個點目標，求出每個點目標的成像時間窗口；

步驟2，建立多點目標立體成像任務規劃數學模型，將點目標的兩次觀測時刻作為決策變量，成像時間窗口、立體交會角、姿態機動速度為約束條件，觀測點數最多、完成成像時間最短為目標函數；

步驟3，還原數學模型中決策變量的時序關系，對n個點目標兩次成像的2n時刻進行排序；

步驟4，計算步驟3中對每個點目標兩次觀測對應的俯仰角和滾動角；

步驟5，計算兩次連續觀測的間隙衛星繞俯仰軸、滾動軸的機動角；

步驟6，采用有向圖方法，確定觀測方案可連續實施觀測的次數和觀測時序；

步驟7，采用交會角條件作為判據，對步驟6中得到的觀測點時序進行立體觀測判斷，得到可形成立體觀測的點目標數量；

步驟8，采用PSO優化算法求解數學模型，得到單軌多點目標立體成像任務規劃方案，實現覆蓋最多點目標的立體觀測。

而且，步驟2中，多點目標立體成像任務規劃數學模型形式化表達為：

Maximize：f(x₁,x₂,...,x_2n)

Ifcount(x₁,x₂,...,x_2n)＞count(x₁',x₂',...,x_2n')

thenf(x₁,x₂,...,x_2n)＞f(x₁',x₂',...,x_2n')

elseif