[發(fā)明專利]一種面向災(zāi)害應(yīng)急的多星協(xié)同觀測任務(wù)規(guī)劃方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010723076.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111861230A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 諶華;于飛;周藝;王冠珠;王福濤;喬志遠(yuǎn);王世新;隋正偉;王智勇
• 申請（專利權(quán)）人: 二十一世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份有限公司;中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院;中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京鼎佳達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348
• 代理人: 任媛;劉鐵生

1.一種面向災(zāi)害應(yīng)急的多星協(xié)同觀測任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取災(zāi)情信息和觀測需求信息；

根據(jù)所述災(zāi)情信息和觀測需求信息，確定觀測目標(biāo)和成像時間；

根據(jù)所述災(zāi)情信息和觀測需求信息，確定參與任務(wù)規(guī)劃的衛(wèi)星資源；

根據(jù)所述觀測需求信息，設(shè)計觀測成像策略，所述觀測成像策略至少包括：時間優(yōu)先成像策略和質(zhì)量優(yōu)先成像策略，所述時間優(yōu)先成像策略指優(yōu)先短時間覆蓋觀測目標(biāo)區(qū)域，所述質(zhì)量優(yōu)先成像策略指在既定時間內(nèi)優(yōu)先進(jìn)行不側(cè)擺成像，剩余區(qū)域按照側(cè)擺角度最小原則進(jìn)行覆蓋；

根據(jù)所述觀測目標(biāo)、所述成像時間、所述參與任務(wù)規(guī)劃的衛(wèi)星資源、所述觀測成像策略，構(gòu)建多星觀測任務(wù)規(guī)劃模型；

利用所述多星觀測任務(wù)規(guī)劃模型，完成多星觀測任務(wù)規(guī)劃問題求解，得到多星任務(wù)規(guī)劃方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述災(zāi)情信息和觀測需求信息，確定參與任務(wù)規(guī)劃的衛(wèi)星資源，包括：

根據(jù)所述災(zāi)情信息，確定災(zāi)害種類、目標(biāo)應(yīng)急響應(yīng)等級、災(zāi)區(qū)氣象條件；

根據(jù)所述觀測需求信息，確定觀測要素；

通過查找應(yīng)急響應(yīng)等級、觀測任務(wù)等級兩者之間的預(yù)設(shè)映射關(guān)系，得到所述目標(biāo)應(yīng)急響應(yīng)等級對應(yīng)的觀測任務(wù)等級，所述觀測任務(wù)等級用于指示調(diào)用衛(wèi)星資源規(guī)則；

根據(jù)所述觀測任務(wù)等級，并結(jié)合所述災(zāi)害種類、所述災(zāi)區(qū)氣象條件及所述觀測要素，調(diào)用與所述災(zāi)害種類匹配的衛(wèi)星資源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述觀測目標(biāo)至少包括點目標(biāo)和區(qū)域目標(biāo)，其中，所述點目標(biāo)是指由單星可以一次觀測完成的目標(biāo)，所述區(qū)域目標(biāo)的成像區(qū)域由一個多邊形表示并需要由多次觀測來完成對一個區(qū)域目標(biāo)的觀測。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述觀測目標(biāo)、所述成像時間、所述參與任務(wù)規(guī)劃的衛(wèi)星資源、所述觀測成像策略，構(gòu)建多星觀測任務(wù)規(guī)劃模型，包括：

根據(jù)所述觀測目標(biāo)，構(gòu)建對應(yīng)的觀測任務(wù)；

根據(jù)所述觀測任務(wù)，構(gòu)建考慮任務(wù)分解及任務(wù)合成的多目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型，所述模型包含三個優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：最大化任務(wù)收益、最小化成像完成時間、最小化分解方案的平均側(cè)擺角度，所述任務(wù)收益為對點目標(biāo)及區(qū)域目標(biāo)分別構(gòu)造收益函數(shù)，再綜合計算對應(yīng)的收益；

根據(jù)不同觀測成像策略，選取優(yōu)化目標(biāo)組合，其中，時間優(yōu)先成像策略選取最大化任務(wù)收益、最小化成像完成時間兩個優(yōu)化目標(biāo)，質(zhì)量優(yōu)先成像策略選取最大化任務(wù)收益、最小化分解方案的平均側(cè)擺角度兩個優(yōu)化目標(biāo)；

設(shè)置所述規(guī)劃模型的約束條件，所述約束條件至少包括：點目標(biāo)的唯一性約束、相鄰任務(wù)轉(zhuǎn)換時間約束、任務(wù)時間窗口約束、任務(wù)合成時間約束、任務(wù)合成角度約束、衛(wèi)星單圈成像時長約束、衛(wèi)星存儲約束、衛(wèi)星能量約束。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述觀測目標(biāo)，構(gòu)建對應(yīng)的觀測任務(wù)，包括：

獲取觀測目標(biāo)包含的點目標(biāo)和區(qū)域目標(biāo)；

將所述區(qū)域目標(biāo)對應(yīng)觀測任務(wù)分解成多個子任務(wù)；

將所述點目標(biāo)在每個時間窗口內(nèi)構(gòu)造為一個子任務(wù)；

將所述點目標(biāo)對應(yīng)的子任務(wù)和所述區(qū)域目標(biāo)對應(yīng)的子任務(wù)統(tǒng)一構(gòu)建為元任務(wù)；

將對時間窗口和成像角度滿足預(yù)設(shè)約束條件的多個所述元任務(wù)進(jìn)行任務(wù)合成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述多星觀測任務(wù)規(guī)劃模型，完成多星觀測任務(wù)規(guī)劃問題求解，得到多星任務(wù)規(guī)劃方案，包括：

利用所述多星觀測任務(wù)規(guī)劃模型，采用多目標(biāo)遺傳算法，完成多星觀測任務(wù)規(guī)劃問題求解，得到多星任務(wù)規(guī)劃方案，以用于基于所述多星任務(wù)規(guī)劃方案安排成像并采集數(shù)據(jù)。