本發(fā)明涉及空間目標光學(xué)觀測，尤其涉及一種基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，科學(xué)衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星等層出不窮，各國正在爭先搶占有限的太空軌道。在衛(wèi)星數(shù)量急劇增多的同時，也產(chǎn)生了大量的空間碎片，太空變得愈發(fā)擁擠。因此，太空態(tài)勢感知的需求顯著提高。使用地基光電望遠鏡對太空目標進行監(jiān)視和定軌分析是太空態(tài)勢感知的重要手段之一，具有觀測范圍廣、分辨率高等優(yōu)點，能夠?qū)μ漳繕诉M行長時間的連續(xù)監(jiān)視和定軌分析。然而，地基光電望遠鏡在實際應(yīng)用中也面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中最為突出的是其觀測效率受氣象條件的影響較大。具體來說，云層遮擋、霧霾、雨雪等惡劣天氣條件都會嚴重影響地基光電望遠鏡的觀測效果，甚至導(dǎo)致觀測中斷。這不僅會降低太空態(tài)勢感知的實時性和準確性，還可能影響對太空活動的及時預(yù)警和應(yīng)對能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提供一種基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，以解決地基光電望遠鏡的觀測效率受氣象條件的影響較大的問題，本發(fā)明綜合天空背景信息和衛(wèi)星軌跡信息，及時的掌握了不同衛(wèi)星在當前天空條件下的可觀測性，提高了空間目標觀測任務(wù)的觀測效率。

2、為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，具體包括如下步驟：

4、s1：獲取觀測設(shè)備的地理位置信息和不少于兩個的空間目標的軌道參數(shù)；

5、s2：計算當前時刻所有過境的空間目標的軌跡信息，并剔除不符合監(jiān)視條件的空間目標；

6、s3：構(gòu)建云量評價函數(shù)，并利用云量評價函數(shù)對當前符合監(jiān)視條件的空間目標的軌跡的云量評價值依次進行計算；

7、s4：按照云量評價值對當前符合監(jiān)視條件的空間目標進行觀測優(yōu)先級排序，觀測設(shè)備按照空間目標的觀測優(yōu)先級對空間目標進行觀測，獲取觀測數(shù)據(jù)；

8、s5：用最新時刻替代當前時刻，重復(fù)步驟s1~s4，獲取最新時刻的觀測數(shù)據(jù)，直至完成觀測任務(wù)。

9、進一步的，在步驟s1中，地理位置信息包括觀測設(shè)備所處的經(jīng)度、緯度、高程和當前時刻；軌道參數(shù)包括軌道半長軸、軌道偏心率、軌道傾角、升交點赤經(jīng)、近地點幅角和過近地點時刻。

10、進一步的，在步驟s2中，空間目標的軌跡信息表示為list(t，a，e)，其中，t表示時間，a表示在時間t時，空間目標相對于觀測設(shè)備的方位角，e表示在時間t時，空間目標相對于觀測設(shè)備的俯仰角。

11、進一步的，在步驟s2中，將俯仰角大于十度，且過境時間大于一分鐘的空間目標作為符合監(jiān)視條件的空間目標。

12、進一步的，在步驟s3中，構(gòu)建云量評價函數(shù)的具體步驟為：

13、s301：利用云量設(shè)備拍攝當前時刻的云圖，并將云圖中第h個像素點的位置坐標記為pixelh(xh，yh)，其中，xh代表第h個像素點在云圖中的橫軸位置，yh代表第h個像素點在云圖中的縱軸位置；

14、s302：將當前符合監(jiān)視條件的空間目標的軌跡信息依次設(shè)為list1(，，)、list2(，，)、……、listn(，，)；

15、s303：獲取當前空間目標的軌跡信息listi(，，)的第k個軌跡點posk的軌跡信息posk(tk，ak，ek)，且計算當前空間目標在云圖上的第i個像素點與云圖的中心像素點的距離：

16、；

17、其中，為空間目標在云圖上的第i個像素點的位置坐標；

18、s304：以云圖的中心點o為圓心，以距離為半徑建立圓，并基于圓建立觀測設(shè)備與當前空間目標之間的空間高度角與距離的函數(shù)關(guān)系：

19、=fun()；

20、其中，fun（）為空間高度角與距離的轉(zhuǎn)換函數(shù)，為云圖的最大半徑；

21、s305：對空間高度角與距離的函數(shù)關(guān)系求導(dǎo)，獲得空間高度角的最小值，并對應(yīng)記錄當前空間目標在方位方向角度變化的最小值：

22、；

23、其中，為圓內(nèi)的各像素點與云圖的中心像素點的距離最大值；

24、s306：用下一符合監(jiān)視條件的空間目標替代當前符合監(jiān)視條件的空間目標，重復(fù)步驟s303~s305，直至完成當前符合監(jiān)視條件的所有空間目標的計算；

25、s307：基于步驟s306獲得的當前符合監(jiān)視條件的所有空間目標，依次計算空間目標相對于觀測設(shè)備的方位角和俯仰角的差值，并將差值同時大于對應(yīng)的最小值和對應(yīng)的最小值的空間目標剔除，獲得待計算空間目標序列；

26、s308：在待計算空間目標序列中選取一個待計算空間目標，并將待計算空間目標的所有軌跡點posk(tk，ak，ek)映射至云圖上對應(yīng)的像素點位置pixelh(xh，yh)，去除重合的映射點，獲得映射點集合{pixelk}；

27、s309：計算當前待計算空間目標的映射點集合{pixelk}所包含的映射點的數(shù)值累加和val，并基于當前待計算空間目標的起始軌跡點poss和結(jié)束軌跡點pose，計算當前待計算空間目標的空間角距；

28、；

29、s310：構(gòu)建云量評價函數(shù)，利用云量評價函數(shù)計算當前待計算空間目標的軌跡的云量評價值e：

30、e=val/angle；

31、s311：用下一待計算空間目標替換當前待計算空間目標，重復(fù)步驟s308-s310，直至完成所有待計算空間目標的云量評價值計算。

32、進一步的，在步驟s301中，pixelh(xh，yh)的取值為0或1，其中，0代表當前像素點無云，1代表當前像素點有云。

33、進一步的，在步驟s304中：

34、fun()；

35、；

36、其中，為與對應(yīng)的多項式系數(shù)，m為多項式系數(shù)的數(shù)量，為云圖中第個像素點距離云圖中心像素點的距離，和均為與對應(yīng)的用于求解多項式系數(shù)的系數(shù)。

37、進一步的，在步驟s4中，云量評價值越小，空間目標的觀測優(yōu)先級越高。

38、進一步的，觀測設(shè)備包括控制模塊，控制模塊用于獲取空間目標的軌道參數(shù)。

39、進一步的，在步驟s4中，將優(yōu)先級排序結(jié)果發(fā)送至控制模塊，控制模塊引導(dǎo)觀測設(shè)備進行觀測，直至完成觀測數(shù)據(jù)的獲取。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造能夠取得如下有益效果：

41、（1）本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，將觀測設(shè)備的觀測計劃與天空云量信息相結(jié)合，避免觀測設(shè)備受云層遮擋，影響觀測效果。

42、（2）本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，只需輸入觀測目標的軌道參數(shù)庫、測站地理坐標及時間信息，即可實時制定空間目標的觀測計劃，進行空間目標的自動觀測，節(jié)省了因制定觀測計劃及處理因云層遮擋而產(chǎn)生無效觀測數(shù)據(jù)的人力成本。

43、（3）本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，提高了觀測設(shè)備的觀測效率，充分發(fā)揮了觀測設(shè)備的觀測能力。

44、（4）本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，可為用戶提供全天空成像和衛(wèi)星軌跡相結(jié)合的實時天空監(jiān)測圖像，如圖1所示，圖1中的灰色區(qū)域表示云，黑色月牙形狀表示月亮，不同顏色的線條表示不同的衛(wèi)星軌跡，從圖1中可以很直觀的了解到，在當前的天氣狀況下，紅色衛(wèi)星軌跡對應(yīng)的衛(wèi)星更適合觀測，藍色衛(wèi)星軌跡對應(yīng)的衛(wèi)星可能受云量、月光等影響導(dǎo)致觀測效果不佳或觀測失敗。因此，本發(fā)明可以非常直觀的給使用者提供更多的可參照信息，使衛(wèi)星觀測難度大大降低。

45、（5）本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，能夠結(jié)合云量信息，計算出不同空間目標的過境軌跡上的云量評價值。

46、（6）本發(fā)明創(chuàng)造所述的基于天空云量弧段價值的空間目標觀測任務(wù)自動規(guī)劃方法，實時計算當前過境衛(wèi)星的情況，優(yōu)先觀測受云層遮擋影響最小的空間目標，實現(xiàn)了空間目標觀測任務(wù)的自動化。