[發明專利]遙感衛星對地觀測應急任務合成方法與裝置

有效

• 申請號: 202110480543.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113313356B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）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）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06
• 代理公司: 北京久誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

本發明提供遙感衛星對地觀測應急任務合成方法和裝置，涉及衛星任務規劃技術領域。本發明通過應用基于合成機制的應急任務插入方法，能夠將隨機到達的應急任務快速插入到現有初始規劃序列中合適的位置，避免由于時間窗沖突而造成任務觀測時間窗選擇的時間消耗，及時獲得插入應急任務后的任務規劃序列；通過應用任務合成、插入、替換和重插入方式，有效避免任務沖突，特別是將原本因存在沖突而不能同時觀測的任務合成為既包括常規任務又包括應急任務的單個綜合任務，有效增加任務觀測數量，提高觀測收益，減小對原任務序列的擾動；此外，任務合成觀測能夠減少衛星姿態轉換次數和傳感器開關機次數，減少在軌衛星能量消耗，增強衛星運行穩定性。

技術領域

本發明涉及衛星任務規劃技術領域，具體涉及一種遙感衛星對地觀測應急任務合成方法與裝置。

背景技術

對地觀測衛星是空間范圍內的一種成像資源，根據用戶對地球表面目標的成像需求，利用星載微波或光學傳感器，在對目標可見的時間窗內對地球表面觀測成像，獲取圖像信息。由于具有覆蓋區域廣、成像效果好且不受國界限制等優點，近年來廣泛應用于農業、工業、氣象和軍事等領域。

在軌衛星對任務成像過程中存在多種不確定性，會實時產生新的或變更的應急任務觀測需求。應急任務具有兩大特點：(1)高時效性：當地震、火災等自然災害發生時，會產生應急任務觀測需求并期望被快速響應，以便及時獲取受災區域圖像信息，指導制定救援策略；(2)隨機性：當出現衛星狀態改變、云層影響等突發狀況時，應急任務隨機到達且時間和數量不確定。當應急任務到達時，應以應急任務優先規劃為原則，及時且快速規劃應急任務，獲取目標區域圖像信息，滿足用戶需求。

由于衛星資源有限，任務數量繁多，衛星以最佳側擺角度獨立觀測任務時，任務完成數量較少且資源利用不充分。近年來很多學者將任務合成機制融合到多星任務規劃問題中。采用任務合成的方式規劃待觀測任務雖然會降低圖像分辨率，但是能夠有效增加任務觀測數量，減少衛星傳感器姿態轉換次數，增強衛星穩定性。該方式在多星任務規劃領域已被廣泛認可。

在觀測任務數量遠大于衛星資源數量的現實情況下，在軌衛星上觀測任務通常達到飽和狀態。當應急任務到達后，需要將應急任務插入到規劃序列上快速完成規劃。在盡量減少對原規劃序列擾動的前提下最大化應急任務的觀測收益是多星任務規劃領域的一大挑戰。傳統模式下，應急任務到達后單獨插入到已有任務規劃序列中，插入的應急任務和規劃序列中的常規任務極易產生時間窗沖突或姿態轉換時間不足的沖突，造成常規任務被拒絕，任務完成率低且耗時長，對原序列的擾動較大，最終影響任務完成數量和觀測收益。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種遙感衛星對地觀測應急任務合成方法與裝置，解決了傳統應急任務規劃模式對原序列的擾動較大，影響任務完成數量和觀測收益的技術問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種遙感衛星對地觀測應急任務合成方法，包括：

S1、獲取應急任務集和衛星軌道上常規任務的初始規劃序列；

S2、從所述應急任務集中隨機選取應急任務，采用任務合成方式將所述應急任務插入所述初始規劃序列中；若合成方式成功，轉入S5，否則轉入S3；

S3、采用任務插入方式將所述應急任務插入所述初始規劃序列中；若插入方式成功，轉入S5，否則轉入S4；

S4、采用任務替換方式將所述應急任務插入所述初始規劃序列中；

S5、從所述應急任務集中隨機選取剩余應急任務進行重插入，循環依次執行所述任務合成、插入和替換方式，將所述其他應急任務插入所述初始規劃序列中，得到插入應急任務后的任務規劃序列；

S6、構建具有角度依賴性收益的多目標數學規劃模型；