本發(fā)明涉及衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

成像衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃主要解決根據(jù)用戶提交的不同衛(wèi)星觀測(cè)需求，統(tǒng)籌考慮星地資源的可用性，優(yōu)化安排衛(wèi)星和地面站的工作，充分發(fā)揮星地資源能力，達(dá)到星地資源的最優(yōu)化使用或者近似優(yōu)化使用的目的，達(dá)到最優(yōu)化或近似優(yōu)化使用星地資源的目的，盡可能受理和執(zhí)行更多的衛(wèi)星觀測(cè)需求。

近年來(lái)，世界航天技術(shù)不斷發(fā)展，為更好地滿足用戶的成像需求，世界各國(guó)相繼展開(kāi)了敏捷衛(wèi)星的研究，敏捷衛(wèi)星不僅可以繞滾軸做垂直星下點(diǎn)的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，還可以進(jìn)行俯仰和偏航。機(jī)動(dòng)能力的增強(qiáng)，使得敏捷衛(wèi)星可以在允許的范圍內(nèi)沿任意方向進(jìn)行目標(biāo)觀測(cè)，但是，機(jī)動(dòng)能力的增強(qiáng)，使得敏捷衛(wèi)星的訪問(wèn)時(shí)間變成了一個(gè)可用時(shí)間范圍，對(duì)于單個(gè)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，增加了目標(biāo)被觀測(cè)的機(jī)會(huì)，對(duì)于多個(gè)目標(biāo)來(lái)說(shuō)，增多了固定時(shí)間內(nèi)被觀測(cè)的目標(biāo)數(shù)量，從而使可觀測(cè)時(shí)間窗口不確定，導(dǎo)致衛(wèi)星姿態(tài)不確定，衛(wèi)星工作模式也相應(yīng)改變。

因此，亟需一種針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃方法，優(yōu)化敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而更好地處理用戶發(fā)送的復(fù)雜任務(wù)及應(yīng)急任務(wù)，更好地完成觀測(cè)任務(wù)，提高資源利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃方法，優(yōu)化敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而更好地處理用戶發(fā)送的復(fù)雜任務(wù)及應(yīng)急任務(wù)，更好地完成觀測(cè)任務(wù)，提高資源利用率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口；

將所述訪問(wèn)時(shí)間窗口進(jìn)行時(shí)間窗口優(yōu)選；

對(duì)觀測(cè)任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查；

進(jìn)行動(dòng)作序列優(yōu)選；

接收資源規(guī)劃。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，為基于俯仰角的訪問(wèn)計(jì)算，將點(diǎn)目標(biāo)與區(qū)域目標(biāo)分解成相應(yīng)的元任務(wù)，并與經(jīng)緯度網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，包括：

將觀測(cè)任務(wù)分為點(diǎn)目標(biāo)和區(qū)域目標(biāo)分別進(jìn)行基于俯仰角的訪問(wèn)時(shí)間窗口的計(jì)算。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于點(diǎn)目標(biāo)，進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，包括如下步驟：

計(jì)算點(diǎn)目標(biāo)的俯仰角和滾動(dòng)角；

計(jì)算點(diǎn)目標(biāo)的訪問(wèn)時(shí)間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于區(qū)域目標(biāo)，進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，包括如下步驟：

對(duì)成像目標(biāo)分解，生成元任務(wù)組；

通過(guò)擴(kuò)展觀測(cè)時(shí)間完成對(duì)多個(gè)觀測(cè)目標(biāo)的合成觀測(cè)；

將區(qū)域目標(biāo)與網(wǎng)格對(duì)應(yīng)，通過(guò)衛(wèi)星條帶與區(qū)域目標(biāo)的關(guān)系，將觀測(cè)目標(biāo)固定在經(jīng)緯度網(wǎng)格范圍內(nèi)；

選取觀測(cè)條帶與網(wǎng)格區(qū)域最開(kāi)始的點(diǎn)和結(jié)束的點(diǎn)，作為區(qū)域目標(biāo)訪問(wèn)計(jì)算的邊界點(diǎn)，計(jì)算出區(qū)域目標(biāo)的俯仰角與滾動(dòng)角，進(jìn)一步計(jì)算出區(qū)域目標(biāo)的訪問(wèn)時(shí)間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，將所述訪問(wèn)時(shí)間窗口進(jìn)行時(shí)間窗口優(yōu)選的步驟，為采用動(dòng)態(tài)選擇策略，推算可用時(shí)間窗口上限，確定敏捷衛(wèi)星的時(shí)間窗口。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)觀測(cè)任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查的步驟，為調(diào)用衛(wèi)星模型，更新敏捷衛(wèi)星狀態(tài)，檢查系列約束條件。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述系列約束條件包括衛(wèi)星的電量、固存、姿態(tài)轉(zhuǎn)換角。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行動(dòng)作序列優(yōu)選的步驟，包括：

選擇可用時(shí)間窗口；

調(diào)用衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)模型；

估算兩個(gè)觀測(cè)任務(wù)之間的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間；

將衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間加上姿態(tài)穩(wěn)定時(shí)間獲取兩個(gè)觀測(cè)任務(wù)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間,確定敏捷衛(wèi)星的動(dòng)作序列。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述接收資源規(guī)劃的步驟，包括如下步驟：

將接收資源進(jìn)行剝離；

將任務(wù)規(guī)劃后生成的接收資源預(yù)規(guī)劃結(jié)果發(fā)送給接收站網(wǎng)；

使接收站網(wǎng)對(duì)接收資源的預(yù)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行調(diào)整反饋；

生成接收資源規(guī)劃方案。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少可取得下述技術(shù)效果：

本發(fā)明一種針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃方法，優(yōu)化敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而更好地用戶發(fā)送的復(fù)雜任務(wù)及應(yīng)急任務(wù)，更好地完成觀測(cè)任務(wù)，提高資源利用率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃算法流程圖；

圖2是圖1所示實(shí)施例步驟S120的流程圖；

圖3是圖1所示實(shí)施例步驟S120的另一流程圖；

圖4是圖1所示實(shí)施例步驟S150的流程圖；

圖5是圖1所示實(shí)施例步驟S160的流程圖；

圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的區(qū)域目標(biāo)動(dòng)態(tài)組合方法示意圖；

圖7是成像時(shí)間優(yōu)選示意圖；

圖8是非敏捷衛(wèi)星與敏捷衛(wèi)星動(dòng)作序列對(duì)比示意圖。

貫穿附圖，應(yīng)該注意的是，相似的標(biāo)號(hào)用于描繪相同或相似的元件、特征和結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

提供以下參照附圖的描述來(lái)幫助全面理解由權(quán)利要求及其等同物限定的本公開(kāi)的各種實(shí)施例。以下描述包括幫助理解的各種具體細(xì)節(jié)，但是這些細(xì)節(jié)將僅被視為是示例性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本公開(kāi)的范圍和精神的情況下，可對(duì)本文所述的各種實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。另外，為了清晰和簡(jiǎn)潔，公知功能和構(gòu)造的描述可被省略。

以下描述和權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)和詞匯不限于文獻(xiàn)含義，而是僅由發(fā)明人用來(lái)使本公開(kāi)能夠被清晰和一致地理解。因此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)該明顯的是，提供以下對(duì)本公開(kāi)的各種實(shí)施例的描述僅是為了示例性目的，而非限制由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本公開(kāi)的目的。

應(yīng)該理解，除非上下文明確另外指示，否則單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)指代。因此，例如，對(duì)“組件表面”的引用包括對(duì)一個(gè)或更多個(gè)這樣的表面的引用。

本發(fā)明的技術(shù)解決的問(wèn)題是：設(shè)計(jì)基于俯仰角的點(diǎn)目標(biāo)的訪問(wèn)計(jì)算和區(qū)域目標(biāo)的訪問(wèn)計(jì)算，并對(duì)時(shí)間窗口優(yōu)選，更新敏捷衛(wèi)星的狀態(tài)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查，確定有效的動(dòng)作序列，同時(shí)剝離接收站網(wǎng)，進(jìn)行接收資源的提前預(yù)規(guī)劃，該算法能夠解決敏捷衛(wèi)星機(jī)動(dòng)靈活，俯仰機(jī)動(dòng)增加情況下帶來(lái)的一系列任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題，具有可擴(kuò)展性。

下面依據(jù)圖1-8對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作具體闡述說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃算法流程圖。

圖2是圖1所示實(shí)施例步驟S120的流程圖。

圖3是圖1所示實(shí)施例步驟S120的另一流程圖。

圖4是圖1所示實(shí)施例步驟S150的流程圖。

圖5是圖1所示實(shí)施例步驟S160的流程圖。

圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的區(qū)域目標(biāo)動(dòng)態(tài)組合方法示意圖。

圖7是成像時(shí)間優(yōu)選示意圖。

圖8是非敏捷衛(wèi)星與敏捷衛(wèi)星動(dòng)作序列對(duì)比示意圖。

參考圖1，本實(shí)施例所述的一種針對(duì)敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃方法100，該算法100包括如下步驟：

步驟S120：進(jìn)行基于俯仰角的訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口。

進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，為基于俯仰角的訪問(wèn)計(jì)算，將點(diǎn)目標(biāo)與區(qū)域目標(biāo)分解成相應(yīng)的元任務(wù)，并與經(jīng)緯度網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)。其中，進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，包括如下步驟：將觀測(cè)任務(wù)分為點(diǎn)目標(biāo)和區(qū)域目標(biāo)分別進(jìn)行基于俯仰角的訪問(wèn)時(shí)間窗口的計(jì)算。

在實(shí)際操作中可以先計(jì)算衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)。其中，調(diào)用軌道計(jì)算軟件，根據(jù)給定的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，計(jì)算衛(wèi)星的星歷、星下點(diǎn)、可接收弧段、天文事件等數(shù)據(jù)。

參考圖2，對(duì)于點(diǎn)目標(biāo)，進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，包括如下步驟：

步驟S122：計(jì)算點(diǎn)目標(biāo)的俯仰角和滾動(dòng)角；

步驟S124：計(jì)算點(diǎn)目標(biāo)的訪問(wèn)時(shí)間。

參考圖3和圖6，對(duì)于區(qū)域目標(biāo)，進(jìn)行訪問(wèn)計(jì)算獲取訪問(wèn)時(shí)間窗口的步驟，包括如下步驟：

步驟S121：對(duì)成像目標(biāo)分解，生成元任務(wù)組；

步驟S123：通過(guò)擴(kuò)展觀測(cè)時(shí)間完成對(duì)多個(gè)觀測(cè)目標(biāo)的合成觀測(cè)；

步驟S125：將區(qū)域目標(biāo)與網(wǎng)格對(duì)應(yīng)，通過(guò)衛(wèi)星條帶與區(qū)域目標(biāo)的關(guān)系，將觀測(cè)目標(biāo)固定在經(jīng)緯度網(wǎng)格范圍內(nèi)；

步驟S127：選取觀測(cè)條帶與網(wǎng)格區(qū)域最開(kāi)始的點(diǎn)和結(jié)束的點(diǎn)，作為區(qū)域目標(biāo)訪問(wèn)計(jì)算的邊界點(diǎn)，計(jì)算出區(qū)域目標(biāo)的俯仰角與滾動(dòng)角，進(jìn)一步計(jì)算出區(qū)域目標(biāo)的訪問(wèn)時(shí)間。

參考圖6，因?yàn)閰^(qū)域目標(biāo)范圍較大，在對(duì)區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，需要先對(duì)成像目標(biāo)分解，然后生成一個(gè)個(gè)元任務(wù)，但是區(qū)域目標(biāo)元任務(wù)的觀測(cè)角度不能調(diào)整，所以一般通過(guò)擴(kuò)展觀測(cè)時(shí)間來(lái)完成對(duì)多個(gè)目標(biāo)的合成觀測(cè)，然后將區(qū)域目標(biāo)與網(wǎng)格對(duì)應(yīng)，通過(guò)衛(wèi)星條帶與區(qū)域目標(biāo)的關(guān)系，將觀測(cè)目標(biāo)固定在經(jīng)緯度網(wǎng)格范圍內(nèi)，選取觀測(cè)條帶與網(wǎng)格區(qū)域最開(kāi)始的點(diǎn)和結(jié)束的點(diǎn)，作為區(qū)域目標(biāo)訪問(wèn)計(jì)算的邊界點(diǎn)，從而計(jì)算出區(qū)域目標(biāo)的俯仰角與滾動(dòng)角，進(jìn)一步計(jì)算出區(qū)域目標(biāo)的訪問(wèn)時(shí)間。

基于俯仰角的訪問(wèn)計(jì)算，通過(guò)將點(diǎn)目標(biāo)與區(qū)域目標(biāo)分解成相應(yīng)的元任務(wù)，并與經(jīng)緯度網(wǎng)格相對(duì)應(yīng)，減少目標(biāo)的重復(fù)覆蓋率，提高了成像效率。

步驟S130：進(jìn)行時(shí)間窗口優(yōu)選。將所述訪問(wèn)時(shí)間窗口進(jìn)行時(shí)間窗口優(yōu)選的步驟，為采用動(dòng)態(tài)選擇策略，推算可用時(shí)間窗口上限，確定敏捷衛(wèi)星的時(shí)間窗口。

步驟S140：對(duì)觀測(cè)任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查。所述對(duì)觀測(cè)任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查的步驟，為調(diào)用衛(wèi)星模型，更新敏捷衛(wèi)星狀態(tài)，檢查一系列約束條件；所述系列約束條件包括衛(wèi)星的電量、固存、姿態(tài)轉(zhuǎn)換角等。其中，約束條件包括任務(wù)約束、資源約束和綜合約束，資源約束又分為衛(wèi)星資源約束和接收資源約束。

動(dòng)態(tài)的約束檢查方法，通過(guò)調(diào)用外部衛(wèi)星模型，不斷更新衛(wèi)星狀態(tài)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束檢查。

步驟S150：進(jìn)行動(dòng)作序列優(yōu)選。參考圖4，所述進(jìn)行動(dòng)作序列優(yōu)選的步驟，包括：

步驟S152：選擇可用時(shí)間窗口；

步驟S154：調(diào)用衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)模型；

步驟S156：估算兩個(gè)觀測(cè)任務(wù)之間的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間；

步驟S158：將衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間加上姿態(tài)穩(wěn)定時(shí)間獲取兩個(gè)觀測(cè)任務(wù)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間,確定敏捷衛(wèi)星的動(dòng)作序列。

對(duì)動(dòng)作序列的編排即通過(guò)時(shí)間窗口對(duì)動(dòng)作進(jìn)行約束，在選擇了可用時(shí)間窗口后，需要調(diào)用衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)模型，估算兩個(gè)觀測(cè)任務(wù)之間的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間，衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間加上姿態(tài)穩(wěn)定時(shí)間可得兩個(gè)觀測(cè)任務(wù)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間,從而確定了敏捷衛(wèi)星的動(dòng)作序列。

成像時(shí)間優(yōu)選(如圖7所示)和動(dòng)作序列優(yōu)選(如圖8所示)是與敏捷衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)能力與時(shí)間窗口的約束相互對(duì)應(yīng)的，通過(guò)動(dòng)態(tài)選擇策略進(jìn)行時(shí)間窗口優(yōu)選，其中的動(dòng)態(tài)選擇策略可以按照時(shí)間優(yōu)先、質(zhì)量?jī)?yōu)先或者任務(wù)數(shù)量?jī)?yōu)先的原則進(jìn)行優(yōu)選，通過(guò)確定的時(shí)間窗口，確定衛(wèi)星相鄰任務(wù)之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而確定衛(wèi)星姿態(tài)。

步驟S160：接收資源規(guī)劃。參考圖5，所述接收資源規(guī)劃的步驟，包括如下步驟：

步驟S162：將接收資源進(jìn)行剝離；

步驟S164：將任務(wù)規(guī)劃后生成的接收資源預(yù)規(guī)劃結(jié)果發(fā)送給接收站網(wǎng)；

步驟S166：使接收站網(wǎng)對(duì)接收資源的預(yù)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行調(diào)整反饋；

步驟S168：最后，生成接收資源規(guī)劃方案。

敏捷衛(wèi)星接收資源不確定，將接收資源進(jìn)行剝離，將任務(wù)規(guī)劃后生成的接收資源預(yù)規(guī)劃結(jié)果發(fā)送給接收站網(wǎng)，使接收站網(wǎng)對(duì)接收資源的預(yù)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行一個(gè)調(diào)整反饋，最后生成接收資源規(guī)劃方案，完成接收資源規(guī)劃。敏捷衛(wèi)星接收資源不確定，將敏捷衛(wèi)星的接收資源剝離出去，進(jìn)行接收資源的提前預(yù)規(guī)劃，再通過(guò)接收站網(wǎng)對(duì)提前預(yù)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行反饋，提高規(guī)劃的準(zhǔn)確性。

應(yīng)該注意的是，如上所述的本公開(kāi)的各種實(shí)施例通常在一定程度上涉及輸入數(shù)據(jù)的處理和輸出數(shù)據(jù)的生成。此輸入數(shù)據(jù)處理和輸出數(shù)據(jù)生成可在硬件或者與硬件結(jié)合的軟件中實(shí)現(xiàn)。例如，可在移動(dòng)裝置或者相似或相關(guān)的電路中采用特定電子組件以用于實(shí)現(xiàn)與如上所述本公開(kāi)的各種實(shí)施例關(guān)聯(lián)的功能。另選地，依據(jù)所存儲(chǔ)的指令來(lái)操作的一個(gè)或多個(gè)處理器可實(shí)現(xiàn)與如上所述本公開(kāi)的各種實(shí)施例關(guān)聯(lián)的功能。如果是這樣，則這些指令可被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性處理器可讀介質(zhì)上，這是在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。處理器可讀介質(zhì)的示例包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤(pán)和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。另外，用于實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的功能計(jì)算機(jī)程序、指令和指令段可由本公開(kāi)所屬領(lǐng)域的程序員容易地解釋。

盡管已參照本公開(kāi)的各種實(shí)施例示出并描述了本公開(kāi)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，可對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。