[發(fā)明專利]遙感衛(wèi)星對地觀測應(yīng)急任務(wù)合成方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110480543.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113313356B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳鵬;唐曉茜;胡笑旋;羅賀;王國強;馬華偉;夏維;張歆悅
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 北京久誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

1.一種遙感衛(wèi)星對地觀測應(yīng)急任務(wù)合成方法，其特征在于，包括：

S1、獲取應(yīng)急任務(wù)集和衛(wèi)星軌道上常規(guī)任務(wù)的初始規(guī)劃序列；

S2、從所述應(yīng)急任務(wù)集中隨機選取應(yīng)急任務(wù)，采用任務(wù)合成方式將所述應(yīng)急任務(wù)插入所述初始規(guī)劃序列中；若合成方式成功，轉(zhuǎn)入S5，否則轉(zhuǎn)入S3；

S3、采用任務(wù)插入方式將所述應(yīng)急任務(wù)插入所述初始規(guī)劃序列中；若插入方式成功，轉(zhuǎn)入S5，否則轉(zhuǎn)入S4；

S4、采用任務(wù)替換方式將所述應(yīng)急任務(wù)插入所述初始規(guī)劃序列中；

S5、從所述應(yīng)急任務(wù)集中隨機選取剩余應(yīng)急任務(wù)進行重插入，循環(huán)依次執(zhí)行所述任務(wù)合成、插入和替換方式，將其他應(yīng)急任務(wù)插入所述初始規(guī)劃序列中，得到插入應(yīng)急任務(wù)后的任務(wù)規(guī)劃序列；

S6、構(gòu)建具有角度依賴性收益的多目標數(shù)學(xué)規(guī)劃模型；

S7、根據(jù)多條所述插入應(yīng)急任務(wù)后的任務(wù)規(guī)劃序列和多目標數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，選擇最優(yōu)的任務(wù)規(guī)劃序列；

所述步驟S6中多目標數(shù)學(xué)規(guī)劃模型包括：

表示在應(yīng)急任務(wù)優(yōu)先規(guī)劃的原則下，最大化任務(wù)觀測總收益的第一目標函數(shù)：

其中，為二元變量，表示任務(wù)t_g最終是否在軌道orbit_j上被觀測；T＝{t₁,t₂,...,t_g,...,t_G}為所述任務(wù)規(guī)劃序列內(nèi)的綜合任務(wù)集合，G為綜合任務(wù)數(shù)量，其中包含所有應(yīng)急任務(wù)和常規(guī)任務(wù)；orbit＝{otbit₁,otbit₂,...,orbit_j,...,orbit_J}表示軌道集，J為軌道數(shù)量；表示綜合任務(wù)t_g的實際觀測收益；

表示對所述初始規(guī)劃序列擾動最小的第二目標函數(shù)：

其中，

TN_j＝{t₁,t₂,...,t_i′,...,t_n′}為所述初始規(guī)劃序列對應(yīng)軌道orbit_j上在軌常規(guī)任務(wù)t_i′的集合；表示由于應(yīng)急任務(wù)的插入對初始規(guī)劃序列上常規(guī)任務(wù)的擾動度量值；

述步驟S6中多目標數(shù)學(xué)規(guī)劃模型還包括：

約束條件：

其中，

公式(5)表示所述任務(wù)規(guī)劃序列內(nèi)的綜合任務(wù)的觀測結(jié)束時間一定不小于觀測開始時間，所述綜合任務(wù)的觀測時間窗為公式(6)表示兩相鄰綜合任務(wù)之間需要滿足姿態(tài)轉(zhuǎn)換時間約束，為保證不等式恒成立，M表示一個很大的數(shù)；公式(7)表示姿態(tài)轉(zhuǎn)換時間的計算方式，其中表示軌道orbit_j上綜合任務(wù)t_g和t_g+1之間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換時間，vel_j表示軌道orbit_j上衛(wèi)星傳感器的旋轉(zhuǎn)速度，stab_j表示軌道orbit_j上衛(wèi)星傳感器的穩(wěn)定時間；公式(8)表示衛(wèi)星軌道上任務(wù)成像存儲量不超過該軌道衛(wèi)星傳感器的最大存儲量Mem_j，其中memory_j表示軌道orbit_j上衛(wèi)星傳感器單位成像時間的存儲系數(shù)；公式(9)表示綜合任務(wù)的實際觀測收益的計算方式，revenue_g表示綜合任務(wù)t_g的期望觀測收益，實質(zhì)上等于綜合任務(wù)t_g的實際觀測收益，表示綜合任務(wù)t_g的實際觀測收益，R表示合成任務(wù)t_com中包含R個元任務(wù)，angle_r表示對應(yīng)元任務(wù)在軌道orbit_j上的最佳觀測角度，angle_com表示合成任務(wù)t_com在軌道orbit_j上的最佳觀測角度，實質(zhì)上等于綜合任務(wù)t_g的實際觀測角度；公式(10)中表示應(yīng)急任務(wù)t_i在軌道orbit_j上的最佳觀測角度，表示常規(guī)任務(wù)t_i′在軌道orbit_j上的最佳觀測角度；

所述步驟S2具體包括：

S21、遍歷所述應(yīng)急任務(wù)存在時間窗的軌道上的任務(wù)，將與選中應(yīng)急任務(wù)滿足衛(wèi)星側(cè)擺角約束條件和衛(wèi)星上傳感器的最長開機時間約束條件的任務(wù)，存放入候選合成任務(wù)集合CMTS中；

S22、從CMTS中隨機選擇并刪除任務(wù)，判斷衛(wèi)星成像儲存消耗量約束條件和任務(wù)實際觀測收益約束條件，滿足轉(zhuǎn)入S23；否則隨機選擇CMTS中下一任務(wù)，重復(fù)本步驟；若CMTS為空，轉(zhuǎn)入S3；

S23、判斷所述應(yīng)急任務(wù)合成過程是否與第一衛(wèi)星姿態(tài)轉(zhuǎn)換時間約束條件沖突，不沖突轉(zhuǎn)入S24，否則轉(zhuǎn)入S25；

S24、將所述應(yīng)急任務(wù)以合成方式插入所述初始規(guī)劃序列中，并從所述應(yīng)急任務(wù)集合中刪除該應(yīng)急任務(wù)，轉(zhuǎn)入S5；

S25、若未遍歷CMTS，隨機選擇CMTS中下一任務(wù)，重復(fù)執(zhí)行S22；否則判斷沖突任務(wù)的任務(wù)類型，若為常規(guī)任務(wù)，則刪除該常規(guī)任務(wù)將所述應(yīng)急任務(wù)以合成方式觀測，更新所述初始規(guī)劃序列，轉(zhuǎn)入S5；若為應(yīng)急任務(wù)，不做合成調(diào)整，轉(zhuǎn)入S3。