[發(fā)明專利]一種多星編隊(duì)協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010761319.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111950877A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲耀斌;崔本杰;范凱;陳占勝;楊勇;陳荷;曹岸杰;朱晨聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種多星編隊(duì)協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)，包括：中樞星實(shí)時(shí)處理星上任務(wù)隊(duì)列，按時(shí)間觸發(fā)區(qū)域拼接任務(wù)；根據(jù)各星準(zhǔn)備狀態(tài)，確定參與當(dāng)前拼接的衛(wèi)星集合及各星所用的成像模式；以中樞星軌道對(duì)地面上注區(qū)域成像任務(wù)進(jìn)行分解計(jì)算得到的參數(shù)，定義為中樞星參數(shù)；根據(jù)中樞星參數(shù)分解進(jìn)行區(qū)域合法性檢查；根據(jù)區(qū)域分解的各類約束及地面上注區(qū)域多邊形任務(wù)描述的中樞星參數(shù)分解，按照一定的重疊度要求，使用飛行方向平行的近似長(zhǎng)方形覆蓋目標(biāo)多邊形區(qū)域，計(jì)算得到各近似長(zhǎng)方形的中心點(diǎn)經(jīng)緯度以及成像時(shí)長(zhǎng)，并分配給各有效成員星。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多星的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃領(lǐng)域，具體地，涉及一種多星編隊(duì)協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的成像任務(wù)根據(jù)用戶的觀測(cè)需求，獲取對(duì)地球表面指定的目標(biāo)圖像信息。對(duì)地觀測(cè)成像可對(duì)指定目標(biāo)點(diǎn)或指定區(qū)域成像，也根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的特點(diǎn)劃分及載荷成像的特征區(qū)別和觀測(cè)偏好，可將區(qū)域劃分成像，如一星一條帶成像，衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)范圍是一個(gè)以星下點(diǎn)軌跡為中心的帶狀區(qū)域，處于這個(gè)帶狀區(qū)域內(nèi)的地面目標(biāo)都有可能被衛(wèi)星觀測(cè)到。

衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)任務(wù)通常由地面發(fā)起，任務(wù)需求搜集、任務(wù)籌劃、可見(jiàn)性計(jì)算，指令生成，境內(nèi)或中繼上注等。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增多、編隊(duì)組網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)同需求的提出、任務(wù)的日趨復(fù)雜、時(shí)效性要求的提高，傳統(tǒng)的星地大回路的管控方式已無(wú)法適應(yīng)，特別當(dāng)星上具備一定的自主認(rèn)知能力，可根據(jù)實(shí)時(shí)探測(cè)數(shù)據(jù)即時(shí)處理結(jié)果，在軌實(shí)時(shí)生成突發(fā)應(yīng)急任務(wù)，如點(diǎn)或區(qū)域成像任務(wù)，當(dāng)區(qū)域較大，無(wú)法由單星完成，需實(shí)時(shí)進(jìn)行多星的協(xié)同觀測(cè)。因此，星上需具備多星協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃能力。

目前對(duì)多星區(qū)域成像任務(wù)規(guī)劃，多為對(duì)同類型分布在不同軌道的組網(wǎng)衛(wèi)星的地面任務(wù)規(guī)劃方法，對(duì)于由同軌攜帶多種成像載荷的異構(gòu)編隊(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)，則無(wú)能為力。

對(duì)比同類已公開(kāi)方法：面向區(qū)域覆蓋的多成像衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方法(發(fā)明專利，CN201810010372.0)，該方法提供了一種區(qū)域覆蓋方案使得多個(gè)成像衛(wèi)星消耗的總能量盡可能的小。本專利與其有以下明顯不同：區(qū)域分解方式不同：本專利采用平行矩形分解方法，對(duì)比專利采用不規(guī)則方向覆蓋方法；約束及優(yōu)化目標(biāo)不同，本專利采用星下區(qū)域分解，成像偏好的優(yōu)選排序準(zhǔn)則為約束，對(duì)比專利主要考慮覆蓋率約束；計(jì)算模型不同：本專利采用星地幾何計(jì)算方法與對(duì)比專利顯著不同。對(duì)比同類已公開(kāi)方法：一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法(發(fā)明專利，CN201410490348.3)，該專利提出一種采用不同方向的斜條帶對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)完整覆蓋成像的方法。本專利與其有以下明顯不同：本專利面向多邊形地表區(qū)域，包含了凸多邊形、凹多邊形，狹長(zhǎng)區(qū)域等，對(duì)比專利僅針對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域；本專利面向同軌編隊(duì)衛(wèi)星，采用順軌條帶分解方法，對(duì)比專利采用斜條帶對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的軌跡拼接成像。本專利面向多星協(xié)同觀測(cè)，對(duì)比專利面向單星觀測(cè)。

綜上，目前，尚未見(jiàn)針對(duì)同軌攜帶多種成像載荷的異構(gòu)衛(wèi)星系統(tǒng)的多星編隊(duì)協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃方法。本專利與現(xiàn)有技術(shù)具有顯著的技術(shù)特征、差異性、創(chuàng)新性和新穎性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種多星編隊(duì)協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種多星編隊(duì)協(xié)同區(qū)域成像自主任務(wù)規(guī)劃方法，包括：

步驟M1：中樞星實(shí)時(shí)處理星上任務(wù)隊(duì)列，按時(shí)間觸發(fā)區(qū)域拼接任務(wù)；

步驟M2：根據(jù)各星準(zhǔn)備狀態(tài)，確定參與當(dāng)前拼接的衛(wèi)星集合及各星所用的成像模式；

步驟M3：以中樞星軌道對(duì)地面上注區(qū)域成像任務(wù)進(jìn)行分解計(jì)算得到的參數(shù)，定義為中樞星參數(shù)；

步驟M4：根據(jù)中樞星參數(shù)分解進(jìn)行地面上注區(qū)域合法性檢查，得到合法的地面上注區(qū)域；