[發明專利]微納遙感網對地觀測需求籌劃方法

有效

• 申請號: 202010747678.1
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111967734B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 董浩;俞鴻波;李歡;陶孫杰;祝佳
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06F17/18;G01C11/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本發明公開的一種微納遙感網對地觀測需求籌劃與分析方法，旨在提供一種解決微納遙感網衛星數量多、沖突消解難度大、對地觀測質量不佳難題。本發明通過下述技術方案實現：微納遙感網對區域目標進行多次重復觀測，根據獲取區域目標信息，對區域目標進行分解，將不規則多邊形的外接矩形等間距劃分為相互連續的點目標集合，形成區域內點目標集合；生成區域內點目標集合后，依次遍歷可見弧段，篩選出滿足約束條件的可見弧段，統計各點目標覆蓋重數，計算出達到各重覆蓋所占比率和累積覆蓋率，實現區域目標完全覆蓋后進行下一輪觀測的需求籌劃；根據上述統計分析結果，生成面向區域目標進行周期需求籌劃的需求籌劃方案。

技術領域

本發明涉及航天遙感應用領域，具體涉及一種微納遙感網對地觀測需求籌劃方法。

背景技術

衛星對地觀測是人造衛星按照既定的運行軌道,利用攜帶的光電傳感器或無線電設備,對用戶感興趣的地面目標進行成像的過程。利用星載傳感器從太空對地球表面進行探測而獲取信息，已廣泛應用于社會、經濟建設等各領域。用戶越來越期望對地觀測衛星能夠完成更加復雜多樣的觀測需求。對地觀測需求復雜性主要體現在空域覆蓋要求廣、時域覆蓋要求多次和頻域覆蓋要求多維等方面。復雜多樣的對地觀測需求給衛星任務規劃帶來了諸如規劃算法復雜度高、規劃效能低、規劃結果用戶滿意度低、稀缺的衛星資源利用不合理等問題。對地觀測需求分析是衛星任務規劃的前端，通過對原始觀測需求的各項特征要素進行分析，合理融合關聯冗余的對地觀測需求，優化多星接力觀測流程，能有效提升衛星任務規劃調度效能，使得觀測結果更加適應不同類型的用戶要求。遙感衛星是按照預定的成像計劃進行對地觀測的.成像計劃中需要指定衛星將要執行的觀測任務,并確定觀測任務對應的數據采集活動和數據下傳活動的起止時間.成像計劃的制訂直接源于對用戶遙感圖像需求進行任務規劃的結果.任務規劃是指為了實現給定的目標,對所有與目標相關的資源和任務進行規劃和調度的過程.衛星對地觀測任務規劃具體是指:在綜合考慮遙感衛星能力和用戶遙感圖像需求的基礎上,將資源分配給相互競爭的多個觀測任務,并確定任務中各具體活動的起止時問,以排除不同任務之間的資源使用沖突,并最大化滿足用戶的需求.衛星對地觀測任務規劃是一個復雜的問題,其中包含了許多與特定問題相關的實際約束,如衛星與地面目標之間的可見時間窗口,衛星連續兩次觀測之間的調整時間,衛星的側視調整次數,地面目標要求的特定遙感器類型,星載存儲器的容量,氣象條件等。針對用戶提請的對地觀測需求復雜性問題，引出了對地觀測需求關聯融合分析和多星接力對地觀測需求流程分析。對地觀測需求間的關聯度，包括空域關聯測度、時域關聯測度和頻域關聯測度以及總的關聯測度。遙感界通常將遙感對地觀測技術系統分為星載系統、平流層系統、機載系統(高、低空)、地面系統、綜合信息處理系統等。這主要是按觀測高度(技術難易程度、投入強度等)或覆蓋能力等因素來分的，也是一種學術上的分類。在一定程度上反映了遙感技術的能力現狀，但并未完全反映遙感技術的能力。“能力”是相對而言的，氣象衛星在監測大氣變化方面具備相當的能力，但在監測城市化方面的能力則顯得蒼白無力。目前,不同類型的對地觀測平臺之間缺乏有效的協同交互機制。這種孤立的資源管控模式難以應對多樣且大量的對地觀測需求。特別是在一些緊急情況下,如地震、洪澇災害和森林火災等,這種模式的弊端尤為突出。

近年來，微納衛星遙感系統正在飛速發展，呈現出小型化、星座化、編隊飛行等的發展趨勢。目前美國行星實驗室公司的鴿群星座由200多顆微納衛星組成，已經形成了每日對地成像的能力。利用微納遙感網進行組網協同，能夠實現高時間、高空間覆蓋度的對地觀測成像，具備大區域覆蓋、連續成像觀測、多星組網協同、高響應時效性等特點，可以為農業、地圖導航、城市交通、資源分析、海洋監視等應用奠定遙感數據基礎。對地觀測衛星多為低軌衛星,由于衛星軌道的限制,單顆衛星難以完成復雜對地觀測需求,需要多顆衛星構成組網衛星系統,協同接力完成周期性觀測任務。這對衛星觀測任務規劃提出了更高的要求。現有衛星觀測任務規劃模型大多假設目標只需進行一次或次數固定的少數幾次觀測,觀測任務即可完成,難以直接應用到組網衛星周期性觀測任務規劃問題。