本發(fā)明涉及智慧地球?qū)Φ赜^測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法。

背景技術(shù)：

據(jù)科學(xué)家估計(jì)，到2020年前后，世界上會(huì)有七萬億個(gè)有線或無線的傳感器，它們通過網(wǎng)絡(luò)組織起來，以滿足人們的即時(shí)需要。在地理信息科學(xué)的場(chǎng)模型下，由于傳感器無處不在，因此認(rèn)為地球上的任何地理空間位置都有被觀測(cè)的需求，整個(gè)地球表面上都存在著一個(gè)連續(xù)的觀測(cè)能力信息場(chǎng)，需要發(fā)掘符合要求的傳感器進(jìn)行觀測(cè)，而傳感器所具備的觀測(cè)能力即為傳感器發(fā)掘的重要依據(jù)。觀測(cè)空間范圍作為傳感器觀測(cè)能力的一個(gè)重要部分，不同的空間范圍內(nèi)存在著不同類型以及不同數(shù)量的傳感器，因此不同的空間范圍內(nèi)的觀測(cè)能力也不相同，如何確定某個(gè)空間范圍內(nèi)的觀測(cè)能力對(duì)傳感器的發(fā)掘以及規(guī)劃有著重要的意義。

衛(wèi)星遙感傳感器作為對(duì)地觀測(cè)的一個(gè)重要工具，目前已經(jīng)有對(duì)某一時(shí)刻的單個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋范圍的模擬仿真的計(jì)算方法，通過現(xiàn)有的計(jì)算方法可以確定某個(gè)空間范圍內(nèi)所具有的單個(gè)傳感器觀測(cè)能力，但是如果考慮到多傳感器進(jìn)行協(xié)同觀測(cè)，那么這些傳感器所能觀測(cè)到的全部空間范圍中就具備了多傳感器的協(xié)同觀測(cè)能力，根據(jù)這些區(qū)域所具備的觀測(cè)能力就能對(duì)這些衛(wèi)星傳感器進(jìn)行最優(yōu)的規(guī)劃調(diào)度。從技術(shù)角度講，求解多衛(wèi)星傳感器觀測(cè)覆蓋的全部區(qū)域的問題實(shí)際上就是多個(gè)多邊形求并的問題，已知的有效算法如weiler算法，它能對(duì)凹凸多邊形進(jìn)行有效的求并，但是它卻沒有考慮到邊重合、頂點(diǎn)重合等特殊情況；此外如sutherland-hodgeman等算法也能對(duì)多邊形進(jìn)行有效的裁剪，但這些算法卻要求多邊形是矩形，在多數(shù)實(shí)際情況下并不適用。綜上可知目前關(guān)于多邊形求并的算法要么就是限定了多邊形的形狀、要么就是不能考慮到一些較為常見的特殊情況。針對(duì)多衛(wèi)星傳感器協(xié)同觀測(cè)能力定量評(píng)定的需求，目前正缺乏針對(duì)多個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域的求并的技術(shù)效果。

本發(fā)明提供一種用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法，包括以下步驟：

獲得所有選定的衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的覆蓋區(qū)域，對(duì)所述覆蓋區(qū)域進(jìn)行組合；

建立所述覆蓋區(qū)域的外包矩形，判斷每一組合中的外包矩形的位置關(guān)系；

根據(jù)所述外包矩形的位置關(guān)系判斷覆蓋區(qū)域的初始位置關(guān)系，所述初始位置關(guān)系包括相交、相離和包含；

判斷覆蓋區(qū)域內(nèi)是否存在未檢測(cè)到的區(qū)域，將該未檢測(cè)到的區(qū)域定義為內(nèi)部空洞；

當(dāng)某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域均不存在內(nèi)部空洞時(shí)：若某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為相離，則繼續(xù)計(jì)算下一個(gè)組合；若某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為包含，則確定用于包含的覆蓋區(qū)域?yàn)楹喜^(qū)域；若某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為相交，則對(duì)組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行交點(diǎn)計(jì)算，將交點(diǎn)記錄在覆蓋區(qū)域上，標(biāo)記交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)；通過對(duì)帶交點(diǎn)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行遍歷，確定覆蓋區(qū)域的合并區(qū)域以及合并后出現(xiàn)的內(nèi)部空洞；

當(dāng)一組合的覆蓋區(qū)域內(nèi)存在內(nèi)部空洞時(shí)，根據(jù)覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系判斷內(nèi)部空洞與覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系，進(jìn)而初步判斷并得到覆蓋區(qū)域合并后產(chǎn)生的內(nèi)部空洞區(qū)域；若覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為相交，則對(duì)組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行交點(diǎn)計(jì)算，將交點(diǎn)記錄在覆蓋區(qū)域上，標(biāo)記交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)；通過對(duì)帶交點(diǎn)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行遍歷，確定覆蓋區(qū)域的合并區(qū)域以及合并后出現(xiàn)的內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為包含，確定用于包含的覆蓋區(qū)域?yàn)楹喜^(qū)域，并根據(jù)內(nèi)部空洞與覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系判斷合并區(qū)域的內(nèi)部空洞。

進(jìn)一步地，所述判斷外包矩形的位置關(guān)系包括以下步驟：

設(shè)一組合內(nèi)包括覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b，建立覆蓋區(qū)域a的外包矩形ra和覆蓋區(qū)域b的外包矩形rb，

若滿足條件{(xa＜xb；(xa+wa)＞(xb+wb))且(ya＞yb；(ya-ha)＜(yb-hb))}(1)，則外包矩形ra包含外包矩形rb；

式中，xa為外包矩形ra左上角坐標(biāo)的橫坐標(biāo)，ya為外包矩形ra左上角坐標(biāo)的縱坐標(biāo)，wa為ra的水平長(zhǎng)度，ha為ra的豎直長(zhǎng)度，xb為外包矩形rb左上角坐標(biāo)的橫坐標(biāo)，yb為外包矩形rb左上角坐標(biāo)的縱坐標(biāo)，wb為rb的水平長(zhǎng)度，hb為rb的豎直長(zhǎng)度；

若滿足條件{(xa＞xb；(xa+wa)＜(xb+wb))且(ya＜yb；(ya-ha)＞(yb-hb))}(2)，則外包矩形rb包含外包矩形ra；

若滿足條件{(xa＜xb；(xa+wa)＜xb)}(3)，條件{(ya＞yb；(ya-ha)＞yb)}(4)，條件{(xa＞xb；(xb+wb)＜xa)}(5)，和條件{(ya＞yb；(yb-hb)＞ya)}(6)中的任一條件，則外包矩形ra和外包矩形rb相離；

若條件(1)、條件(2)、條件(3)、條件(4)、條件(5)和條件(6)中的任一條件均不滿足，則外包矩形ra和外包矩形rb相交。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)外包矩形的位置關(guān)系判斷覆蓋區(qū)域的初始位置關(guān)系包括以下步驟：

如果外包矩形ra和外包矩形rb為相交關(guān)系，則判斷覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b的位置關(guān)系為相交或相離；如果外包矩形ra為被包含關(guān)系，從覆蓋區(qū)域a的頂點(diǎn)發(fā)射水平或豎直的射線，通過判斷射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量判斷覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b的位置關(guān)系；

若所有射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量都為1，則覆蓋區(qū)域b包含覆蓋區(qū)域a：

若一部分射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量為1，另一部分射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量為0或2，則覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交；

若所有射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量都為0或2，則覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相離。

進(jìn)一步地，所述標(biāo)記交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)包括以下步驟：

對(duì)于所述覆蓋區(qū)域a的邊pipi+1和所述覆蓋區(qū)域b的邊qjqj+1，計(jì)算叉積

如果所述叉積結(jié)果大于0，對(duì)于所述邊pipi+1來說，將所述交點(diǎn)標(biāo)記為第一標(biāo)識(shí)；對(duì)于所述邊qjqj+1來說，將所述交點(diǎn)標(biāo)記為第二標(biāo)識(shí)；

如果所述叉積結(jié)果小于0，對(duì)于所述邊pipi+1來說，將所述交點(diǎn)標(biāo)記為所述第二標(biāo)識(shí)；對(duì)于所述邊qjqj+1來說，將所述交點(diǎn)標(biāo)記為所述第一標(biāo)識(shí)；

如果所述叉積結(jié)果等于0，計(jì)算叉積若結(jié)果小于0，對(duì)于所述邊pipi+1來說，將所述交點(diǎn)標(biāo)記為所述第一標(biāo)識(shí)；對(duì)于所述邊qjqj+1來說，將所述交點(diǎn)標(biāo)記為所述第二標(biāo)識(shí)。

進(jìn)一步地，所述對(duì)帶交點(diǎn)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行遍歷具體包括：

覆蓋區(qū)域包括主覆蓋區(qū)域和副覆蓋區(qū)域，從主覆蓋區(qū)域的頂點(diǎn)出發(fā)，遍歷主覆蓋區(qū)域的邊上的頂點(diǎn)和交點(diǎn)；當(dāng)一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第二標(biāo)識(shí)時(shí)，繼續(xù)在主覆蓋區(qū)域的邊上遍歷；當(dāng)一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第一標(biāo)識(shí)時(shí)，以相同方向在該交點(diǎn)所在的副覆蓋區(qū)域的邊上遍歷各頂點(diǎn)或交點(diǎn)直至遍歷到相同的點(diǎn)，得到合并區(qū)域；或從初始交點(diǎn)出發(fā)，遍歷主覆蓋區(qū)域上的頂點(diǎn)和交點(diǎn)；當(dāng)另一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第二標(biāo)識(shí)時(shí)，繼續(xù)在主覆蓋區(qū)域的邊上遍歷；當(dāng)另一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第一標(biāo)識(shí)時(shí)，以相同方向在另一交點(diǎn)所在的副覆蓋區(qū)域的邊上遍歷各頂點(diǎn)或交點(diǎn)直至回到初始交點(diǎn)，得到合并區(qū)域；

將主覆蓋區(qū)域上的頂點(diǎn)和交點(diǎn)與合并區(qū)域上的點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，若某一點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第二標(biāo)識(shí)但該點(diǎn)不在合并區(qū)域內(nèi)，則從該點(diǎn)出發(fā)，在主覆蓋區(qū)域的邊上進(jìn)行遍歷，直至遍歷到標(biāo)識(shí)為第一標(biāo)識(shí)的另一點(diǎn)，確定該點(diǎn)、另一點(diǎn)及它們之間的點(diǎn)構(gòu)成了內(nèi)部空洞。

進(jìn)一步地，所述初步判斷覆蓋區(qū)域合并后產(chǎn)生的內(nèi)部空洞區(qū)域包括以下步驟：

設(shè)覆蓋區(qū)域a內(nèi)存在內(nèi)部空洞t^a：若覆蓋區(qū)域b包含覆蓋區(qū)域a，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域不存在內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相交，則確定內(nèi)部空洞t^a減去內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相交的部分為覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且內(nèi)部空洞t^a包含覆蓋區(qū)域b，則判斷覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b實(shí)際的位置關(guān)系為相離；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且覆蓋區(qū)域b包含內(nèi)部空洞t^a，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域不存在內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相離，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域的內(nèi)部空洞為t^a；若覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交且覆蓋區(qū)域b包含內(nèi)部空洞t^a，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域不存在內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交且覆蓋區(qū)域b與內(nèi)部空洞t^a相交，則確定內(nèi)部空洞t^a減去內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相交的部分為覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交且覆蓋區(qū)域b與內(nèi)部空洞t^a相離，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域的內(nèi)部空洞為t^a或者t^a及新生成的內(nèi)部空洞。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

(1)本發(fā)明通過判斷覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系獲得合并區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域的求并，能夠作為對(duì)衛(wèi)星傳感器進(jìn)行規(guī)劃以及優(yōu)化調(diào)度的可信依據(jù)；

(2)通過本發(fā)明可以窮舉多個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的覆蓋區(qū)域的所有數(shù)量級(jí)的組合區(qū)域，并且把多個(gè)觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并的問題轉(zhuǎn)換成兩兩區(qū)域求并的問題，從而免去了多個(gè)區(qū)域同時(shí)求并計(jì)算所帶來的復(fù)雜性；

(3)本發(fā)明基于交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，確定了覆蓋區(qū)域的合并區(qū)域，并識(shí)別了生成內(nèi)部空洞的情況，準(zhǔn)確度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法中兩個(gè)多邊形求交點(diǎn)示意圖。

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法中多邊形交點(diǎn)遍歷示意圖。

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法中判斷內(nèi)部空洞與覆蓋區(qū)域位置關(guān)系的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

請(qǐng)參考圖1和圖2，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于多衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并確認(rèn)方法，包括以下步驟：

步驟s101，獲得所有選定的衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的覆蓋區(qū)域，對(duì)覆蓋區(qū)域進(jìn)行組合。

一實(shí)施例中，將每個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的覆蓋區(qū)域看作一個(gè)多邊形，對(duì)所有選定的n個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行從1到n的數(shù)字編號(hào)，數(shù)字編號(hào)構(gòu)成集合s＝{1，2，...，n}，然后對(duì)集合s進(jìn)行不同數(shù)量的組合，組合的數(shù)量為因此，最多會(huì)有個(gè)合并區(qū)域，通過組合把問題簡(jiǎn)化為求次兩個(gè)多邊形并集的問題；

具體地，首先對(duì)集合s內(nèi)的元素進(jìn)行兩兩組合，結(jié)果表達(dá)為集合：

s2＝{(x，y)|(x∈s，y∈s；x≠y)}

然后把集合s2中的兩兩組合的元素作為一個(gè)整體，進(jìn)行三個(gè)元素的組合，結(jié)果表達(dá)為集合：

s3＝{((x，y)，w)|((x，y)∈s2，w∈s；x≠y≠w)}

按照上述規(guī)則，一直進(jìn)行數(shù)量遞增的組合，直到組合為集合：

sn＝{((x，y，w，...，m)，n)|((x，y，w，...，m)∈sn-1，n∈s；x≠y...m≠n}＝s

由排列組合的定義易知共有組合數(shù)量由于每次求組合都相當(dāng)于求兩兩多邊形間的組合，因此，該問題就轉(zhuǎn)換成了每次求兩個(gè)“多邊形”之間并集的問題。

例如有集合s＝{1，2，3，4}，那么：

s2＝{(1，2)，(1，3)，(1，4)，(2，3)，(2，4)，(3，4)}

s3＝{((1，2)，3)，((1，2)，4)，((1，3)，4)，((2，3)，4)}

s4＝{((1，2，3)，4)}＝s

步驟s102，建立所有覆蓋區(qū)域的外包矩形，判斷每一組合中的外包矩形的位置關(guān)系。

一實(shí)施例中，選擇一個(gè)組合，該組合包括覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b，建立覆蓋區(qū)域a的外包矩形ra和覆蓋區(qū)域b的外包矩形rb，參考圖2，覆蓋區(qū)域a為一多邊形，其外包矩形ra為一虛線表示的長(zhǎng)方形，覆蓋區(qū)域b為一長(zhǎng)方形，外包矩形rb與覆蓋區(qū)域b重疊。

對(duì)外包矩形ra與外包矩形rb，判斷它們的位置關(guān)系包括以下步驟：

2.1若滿足條件{(xa＜xb；(xa+wa)＞(xb+wb))且(ya＞yb；(ya-ha)＜(yb-hb))}(1)，則外包矩形ra包含外包矩形rb；

式中，xa為外包矩形ra左上角坐標(biāo)的橫坐標(biāo)，ya為外包矩形ra左上角坐標(biāo)的縱坐標(biāo)，wa為ra的水平長(zhǎng)度，ha為ra的豎直長(zhǎng)度，xb為外包矩形rb左上角坐標(biāo)的橫坐標(biāo)，yb為外包矩形rb左上角坐標(biāo)的縱坐標(biāo)，wb為rb的水平長(zhǎng)度，hb為rb的豎直長(zhǎng)度；

2.2若滿足條件{(xa＞xb；(xa+wa)＜(xb+wb))且(ya＜yb；(ya-ha)＞(yb-hb))}(2)，則外包矩形rb包含外包矩形ra；

2.3若滿足條件{(xa＜xb；(xa+wa)＜xb)}(3)，條件{(ya＞yb；(ya-ha)＞yb)}(4)，條件{(xa＞xb；(xb+wb)＜xa)}(5)，和條件{(ya＞yb；(yb-hb)＞ya)}(6)中的任一條件，則外包矩形ra和外包矩形rb相離；

2.4若條件(1)、條件(2)、條件(3)、條件(4)、條件(5)和條件(6)中的任一條件均不滿足，則外包矩形ra和外包矩形rb相交。

參考圖2，一實(shí)施例中，(xa＞xb；(xa+wa)＜(xb+wb))且(ya＜yb；(ya-ha)＞(yb-hb))，說明外包矩形ra包含外包矩形rb。

步驟s103，根據(jù)外包矩形的位置關(guān)系判斷覆蓋區(qū)域的初始位置關(guān)系，初始位置關(guān)系包括相交、相離和包含。

一實(shí)施例中，根據(jù)外包矩形ra與外包矩形rb的位置關(guān)系判斷覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b的位置關(guān)系，包括以下步驟：

如果外包矩形ra和外包矩形rb為相交關(guān)系，則判斷覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b的位置關(guān)系為相交或相離；如果外包矩形ra為被包含關(guān)系，從覆蓋區(qū)域a的頂點(diǎn)發(fā)射水平或豎直的射線，通過判斷射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量判斷覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b的位置關(guān)系；

這里需要說明的是，當(dāng)發(fā)射水平射線時(shí)，如果射線與覆蓋區(qū)域b的豎直方向上的極值頂點(diǎn)相交，則記交點(diǎn)數(shù)量為2；如果射線與覆蓋區(qū)域b的非豎直方向上的極值頂點(diǎn)相交，則記交點(diǎn)數(shù)量為1；當(dāng)發(fā)射豎直射線時(shí)，如果射線與覆蓋區(qū)域b的水平方向上的極值頂點(diǎn)相交，則記交點(diǎn)數(shù)量為2；如果射線與覆蓋區(qū)域b的非水平方向上的極值頂點(diǎn)相交，則記交點(diǎn)數(shù)量為1；沒有交點(diǎn)則記為0；

若所有射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量都為1，則覆蓋區(qū)域b包含覆蓋區(qū)域a：

若一部分射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量為1，另一部分射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量為0或2，則覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交；

若所有射線與覆蓋區(qū)域b的交點(diǎn)數(shù)量都為0或2，則覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相離。

參考圖2，一實(shí)施例中，外包矩形rb為被包含關(guān)系，覆蓋區(qū)域b為多邊形q1q2q3q4，覆蓋區(qū)域a為多邊形p1p2p3p4p5p6，從覆蓋區(qū)域b的頂點(diǎn)q3發(fā)射一條水平向右的射線l1，該射線l1與覆蓋區(qū)域a的交點(diǎn)數(shù)量為0，從覆蓋區(qū)域b的頂點(diǎn)q4發(fā)射一條水平向右的射線l2，該射線l2與覆蓋區(qū)域a的交點(diǎn)數(shù)量為1，由此判斷覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b相交。

步驟s104，判斷覆蓋區(qū)域內(nèi)是否存在未檢測(cè)到的區(qū)域，將該未檢測(cè)到的區(qū)域定義為內(nèi)部空洞。

步驟s105，當(dāng)某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域均不存在內(nèi)部空洞時(shí)：

5.1若某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為相離，則繼續(xù)計(jì)算下一個(gè)組合；

5.2若某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為包含，則確定用于包含的覆蓋區(qū)域?yàn)楹喜^(qū)域；

5.3若某一組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為相交，進(jìn)行以下步驟的計(jì)算：

5.3.1對(duì)組合內(nèi)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行交點(diǎn)計(jì)算，將交點(diǎn)記錄在覆蓋區(qū)域上，并標(biāo)記交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)；

交點(diǎn)計(jì)算包括以下步驟：

參考圖2，一實(shí)施例中，對(duì)于覆蓋區(qū)域a的邊pipi+1和覆蓋區(qū)域b的邊qjqj+1，計(jì)算叉積表示為d1，表示為d2，表示為d3，表示為d4；如果則說明邊pipi+1和邊qjqj+1相交；如果{dn＝0且dn+1≠0(n＝1或n＝3)}，當(dāng)n＝1時(shí)，若滿足條件則說明邊pipi+1和邊qjqj+1相交；當(dāng)n＝3時(shí)，若滿足條件且則說明邊pipi+1和邊qjqj+1相交；如果{dn＝0且dn-1≠0(n＝2或n＝4)}，當(dāng)n＝2時(shí)，若滿足條件且則說明邊pipi+1和邊qjqj+1相交；當(dāng)n＝4時(shí)，若滿足條件且則說明邊pipi+1和邊qjqj+1相交；式中，為點(diǎn)pi的橫坐標(biāo)，為點(diǎn)qi的橫坐標(biāo)，為點(diǎn)pi的縱坐標(biāo)，為點(diǎn)qi的縱坐標(biāo)。在確定了兩條邊相交以后，先求出這兩條邊的截距方程，再基于截距方程利用克拉默法則求出交點(diǎn)的坐標(biāo)。

標(biāo)記交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)具體包括：

對(duì)于覆蓋區(qū)域a的邊pipi+1和覆蓋區(qū)域b的邊qjqj+1，計(jì)算叉積

如果叉積大于0，對(duì)于邊pipi+1來說，將pipi+1和qjqj+1的交點(diǎn)標(biāo)記為第一標(biāo)識(shí)；對(duì)于邊qjqj+1來說，將pipi+1和qjqj+1的交點(diǎn)標(biāo)記為第二標(biāo)識(shí)；

如果叉積小于0，對(duì)于邊pipi+1來說，將pipi+1和qjqj+1的交點(diǎn)標(biāo)記為第二標(biāo)識(shí)；對(duì)于邊qjqj+1來說，將pipi+1和qjqj+1的交點(diǎn)標(biāo)記為第一標(biāo)識(shí)；

如果叉積等于0，計(jì)算叉積若叉積小于0，對(duì)于邊pipi+1來說，將pipi+1和qjqj+1的交點(diǎn)標(biāo)記為第一標(biāo)識(shí)；對(duì)于邊qjqj+1來說，將pipi+1和qjqj+1的交點(diǎn)標(biāo)記為第二標(biāo)識(shí)，由于兩邊相交，因而不存在叉積結(jié)果大于或等于0的情況。

需要說明的是，一條邊上求出的交點(diǎn)數(shù)量可能為多個(gè)，但求出交點(diǎn)的順序不一定是按照頂點(diǎn)排列順序的，因此，在求出一條邊上的交點(diǎn)后，需要先計(jì)算出這條邊上所有交點(diǎn)到邊起始點(diǎn)的歐氏距離，通過歐式距離從近到遠(yuǎn)進(jìn)行排序，再記錄到相應(yīng)的邊上，如果一個(gè)多邊形的任意一條邊pipi+1與另一個(gè)多邊形的任意連續(xù)的兩條邊qjqj+1和qj+1qj+2交于同一點(diǎn)qj+1，則交點(diǎn)qj+1的標(biāo)識(shí)記為邊pipi+1與邊qj+1qj+2相交時(shí)的標(biāo)識(shí)。

通過以上步驟，便能得到帶交點(diǎn)的多邊形(覆蓋區(qū)域)，該多邊形的形狀與原多邊形的形狀完全相同，作用是對(duì)其結(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷得到合并區(qū)域。

參考圖2，一實(shí)施例中，具體的標(biāo)記方式為：因多邊形的邊以相同方向排列，以順時(shí)針方向?yàn)槔?，第一?biāo)識(shí)為“出”點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，第二標(biāo)識(shí)為“入”點(diǎn)的標(biāo)識(shí)。對(duì)于相交的兩條邊p1p2和q1q2，如果q1q2的起始點(diǎn)在p1p2的左邊或q1q2的終點(diǎn)在p1p2的右邊，則它們的交點(diǎn)為“入”點(diǎn)，反之則為“出”點(diǎn)，把兩個(gè)多邊形分成主多邊形和副多邊形，主多邊形中的入點(diǎn)標(biāo)記為1，出點(diǎn)標(biāo)記為-1，副多邊形則相反，將主多邊形和副多邊形中不是交點(diǎn)的點(diǎn)標(biāo)記為0；逆時(shí)針方向則與順時(shí)針方向相反。需要說明的是，一條邊上的交點(diǎn)數(shù)量可能為多個(gè)，但求出交點(diǎn)的順序不一定是按照邊頂點(diǎn)順序的，因此，在求出一條邊上的交點(diǎn)后，需要先對(duì)交點(diǎn)進(jìn)行排序，再記錄到相應(yīng)位置，如果一個(gè)多邊形的一條邊p1p2與另一個(gè)多邊形連續(xù)的兩條邊q1q2和q2q3交于一點(diǎn)，則該點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為p1p2與q2q3相交時(shí)的標(biāo)識(shí)。

如圖2所示，多邊形a以及多邊形b相交，其中需要注意的有兩個(gè)地方，首先是多邊形a的邊p1p2與多邊形b的邊q1q2、q2q3相交于同一點(diǎn)q2，按照上述規(guī)則，q2點(diǎn)的標(biāo)識(shí)應(yīng)該是p1p2與q2q3相交時(shí)的標(biāo)識(shí)，計(jì)算出該點(diǎn)為入點(diǎn)；其次是多邊形a的邊p4p5與多邊形b的邊q2q3、q4q1相交于點(diǎn)n、p，由于計(jì)算出交點(diǎn)的先后順序是n、p，但實(shí)際上排列順序應(yīng)該是p、n，因此需要對(duì)n、p進(jìn)行排序，依據(jù)m與p到p4的距離從近到遠(yuǎn)進(jìn)行排序，這樣便得到了p4、p、n、p5的頂點(diǎn)順序，最后求并得到的多邊形坐標(biāo)序列如圖2中表格內(nèi)所示。

5.3.2通過對(duì)帶交點(diǎn)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行遍歷，確定覆蓋區(qū)域的合并區(qū)域以及合并后出現(xiàn)的內(nèi)部空洞。

對(duì)帶交點(diǎn)的覆蓋區(qū)域進(jìn)行遍歷具體包括：

覆蓋區(qū)域包括主覆蓋區(qū)域和副覆蓋區(qū)域，從主覆蓋區(qū)域的頂點(diǎn)出發(fā)，遍歷主覆蓋區(qū)域的邊上的頂點(diǎn)和交點(diǎn)；當(dāng)一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第二標(biāo)識(shí)時(shí)，繼續(xù)在主覆蓋區(qū)域的邊上遍歷；當(dāng)一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第一標(biāo)識(shí)時(shí)，以相同方向在該交點(diǎn)所在的副覆蓋區(qū)域的邊上遍歷各頂點(diǎn)或交點(diǎn)直至遍歷到相同的點(diǎn)，得到合并區(qū)域；或從初始交點(diǎn)出發(fā)，遍歷主覆蓋區(qū)域上的頂點(diǎn)和交點(diǎn)；當(dāng)另一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第二標(biāo)識(shí)時(shí)，繼續(xù)在主覆蓋區(qū)域的邊上遍歷；當(dāng)另一交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第一標(biāo)識(shí)時(shí)，以相同方向在另一交點(diǎn)所在的副覆蓋區(qū)域的邊上遍歷各頂點(diǎn)或交點(diǎn)直至回到初始交點(diǎn)，得到合并區(qū)域；

將主覆蓋區(qū)域上的頂點(diǎn)和交點(diǎn)與合并區(qū)域上的點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，若某一點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為第二標(biāo)識(shí)但該點(diǎn)不在合并區(qū)域內(nèi)，則從該點(diǎn)出發(fā)，在主覆蓋區(qū)域的邊上進(jìn)行遍歷，直至遍歷到標(biāo)識(shí)為第一標(biāo)識(shí)的另一點(diǎn)，確定該點(diǎn)、另一點(diǎn)及它們之間的點(diǎn)構(gòu)成了內(nèi)部空洞。

這里需要說明的是，每遍歷到一個(gè)頂點(diǎn)或交點(diǎn)時(shí)，判斷該點(diǎn)與起始點(diǎn)是否相同，并且判斷是否構(gòu)成環(huán)；如果構(gòu)成環(huán)，則遍歷結(jié)束，合并區(qū)域被求出；如果沒構(gòu)成環(huán)，則繼續(xù)遍歷。

參考圖2，一實(shí)施例中：

1)從主多邊形a的第一個(gè)頂點(diǎn)開始順序遍歷，直到遇到頂點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為1(即第二標(biāo)識(shí)，表示“入”點(diǎn))的點(diǎn)時(shí)便開始記錄，首先記錄該點(diǎn)，然后繼續(xù)遍歷主多邊形a的下一個(gè)點(diǎn)；

2)如果遇到的點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為0或1，則記錄該點(diǎn)，然后判斷此時(shí)記錄的集合是否構(gòu)成環(huán)(第一個(gè)點(diǎn)與最后一個(gè)點(diǎn)相等)，如果構(gòu)成環(huán)，則遍歷結(jié)束，合并區(qū)域被求出，如果沒構(gòu)成環(huán)，則繼續(xù)遍歷主多邊形a的下一個(gè)點(diǎn)；如果遇到的點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為-1，記錄該點(diǎn)，然后進(jìn)入下一步；

3)進(jìn)入到副多邊形b中坐標(biāo)等于2)中標(biāo)識(shí)為1的位置開始遍歷，如果該點(diǎn)標(biāo)識(shí)為-1或0，記錄該點(diǎn)并判斷是否構(gòu)成環(huán)，如果構(gòu)成環(huán)則遍歷結(jié)束，合并區(qū)域被求出，否則繼續(xù)遍歷副多邊形b的下一個(gè)點(diǎn)；如果遇到的點(diǎn)的標(biāo)識(shí)為1，則記錄該點(diǎn)，然后返回到主多邊形a中等于該點(diǎn)的位置；

4)返回到3)中的主多邊形a的位置后，按照2)3)步驟對(duì)主多邊形a、副多邊形b進(jìn)行遍歷，直至記錄的集合構(gòu)成環(huán)，就得到了所求合并區(qū)域的坐標(biāo)集合，如果到最后一個(gè)點(diǎn)也沒構(gòu)成環(huán)，則返回到第一個(gè)點(diǎn)繼續(xù)遍歷，直至記錄的集合構(gòu)成環(huán)，就得到了所求合并區(qū)域的坐標(biāo)集合；

5)用主多邊形a的坐標(biāo)與生成的合并區(qū)域的坐標(biāo)一一對(duì)比標(biāo)識(shí)，如果某個(gè)坐標(biāo)在主多邊形a中標(biāo)識(shí)為1但該坐標(biāo)不在合并區(qū)域坐標(biāo)集合中，那么判斷生成了內(nèi)部空洞，從主多邊形a中的該坐標(biāo)開始遍歷，直到遇到一個(gè)標(biāo)識(shí)為-1的坐標(biāo)，則從坐標(biāo)標(biāo)識(shí)為1到這個(gè)標(biāo)識(shí)為-1之間的點(diǎn)集合則為內(nèi)部空洞的坐標(biāo)集合。

如圖3所示，按照上述規(guī)則對(duì)圖2中多邊形相交所生成的帶交點(diǎn)的坐標(biāo)序列進(jìn)行遍歷，從p1開始，遇到第一個(gè)標(biāo)識(shí)為1的點(diǎn)為q2，記錄q2，然后繼續(xù)遍歷，遇到點(diǎn)p2到p4，出入性質(zhì)為0，記錄并繼續(xù)遍歷，遇到點(diǎn)p，標(biāo)識(shí)為-1，記錄并進(jìn)入多邊形b中p點(diǎn)處，遍歷到點(diǎn)q，標(biāo)識(shí)為1，記錄并返回到多邊形a中的點(diǎn)q處，繼續(xù)遍歷，遇到點(diǎn)p6到p1，標(biāo)識(shí)為0，記錄并繼續(xù)遍歷，此時(shí)多邊形a已經(jīng)遍歷到最后一個(gè)點(diǎn)(即第一個(gè)點(diǎn))，依舊沒構(gòu)成環(huán)，則繼續(xù)從頭開始遍歷，遍歷到q2，并判斷出此時(shí)記錄已經(jīng)構(gòu)成環(huán)，第一個(gè)點(diǎn)與最后一個(gè)點(diǎn)都是q2，遍歷結(jié)束，合并區(qū)域被找出，其坐標(biāo)序列為：q2、p2、q3、p3、p4、p、q、p6、p1、q2。之后，再檢測(cè)其是否生成了內(nèi)部空洞，通過多邊形a的坐標(biāo)與求并后區(qū)域的坐標(biāo)一一對(duì)比，發(fā)現(xiàn)多邊形a中的點(diǎn)n標(biāo)識(shí)為1且不在求并后的區(qū)域坐標(biāo)中，因?yàn)榕袛嗌闪藘?nèi)部空洞，從點(diǎn)n開始遍歷直到遇到第一個(gè)出點(diǎn)m，則它們以及它們之間的點(diǎn)構(gòu)成了內(nèi)部空洞，從圖3中可以看到內(nèi)部空洞坐標(biāo)序列為：n、p5、m。

步驟s106，當(dāng)一組合的覆蓋區(qū)域內(nèi)存在內(nèi)部空洞時(shí)，根據(jù)覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系判斷內(nèi)部空洞與覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系，并根據(jù)內(nèi)部空洞與覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系初步判斷覆蓋區(qū)域合并后產(chǎn)生的內(nèi)部空洞區(qū)域；

參考圖4，一實(shí)施例中，以四邊形代表覆蓋區(qū)域b，以a字多邊形代表覆蓋區(qū)域a，以三角形代表內(nèi)部空洞t^a，覆蓋區(qū)域a內(nèi)存在內(nèi)部空洞t^a：若覆蓋區(qū)域b包含覆蓋區(qū)域a，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域不存在內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相交，則確定內(nèi)部空洞t^a減去內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相交的部分為覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且內(nèi)部空洞t^a包含覆蓋區(qū)域b，則判斷覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b實(shí)際的位置關(guān)系為相離；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且覆蓋區(qū)域b包含內(nèi)部空洞t^a，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域不存在內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a包含覆蓋區(qū)域b且內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相離，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域的內(nèi)部空洞為t^a；若覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交且覆蓋區(qū)域b包含內(nèi)部空洞t^a，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域不存在內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交且覆蓋區(qū)域b與內(nèi)部空洞t^a相交，則確定內(nèi)部空洞t^a減去內(nèi)部空洞t^a與覆蓋區(qū)域b相交的部分為覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的內(nèi)部空洞；若覆蓋區(qū)域a與覆蓋區(qū)域b相交且覆蓋區(qū)域b與內(nèi)部空洞t^a相離，則覆蓋區(qū)域a和覆蓋區(qū)域b合并后的合并區(qū)域的內(nèi)部空洞為t^a或者t^a及新生成的內(nèi)部空洞。

6.1若覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為相交，根據(jù)步驟5.3.1中的交點(diǎn)計(jì)算和交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)及步驟5.3.2中對(duì)覆蓋區(qū)域進(jìn)行遍歷確定覆蓋區(qū)域的合并區(qū)域以及合并后出現(xiàn)的內(nèi)部空洞。

6.2若覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系為包含，確定用于包含的覆蓋區(qū)域?yàn)楹喜^(qū)域，并根據(jù)內(nèi)部空洞與覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系判斷合并區(qū)域的內(nèi)部空洞。

本發(fā)明通過判斷覆蓋區(qū)域的位置關(guān)系獲得合并區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)覆蓋區(qū)域的求并，能夠作為對(duì)衛(wèi)星傳感器進(jìn)行規(guī)劃以及優(yōu)化調(diào)度的可信依據(jù)；通過本發(fā)明可以窮舉多個(gè)衛(wèi)星傳感器對(duì)地觀測(cè)的覆蓋區(qū)域的所有數(shù)量級(jí)的組合區(qū)域，并且把多個(gè)觀測(cè)覆蓋區(qū)域求并的問題轉(zhuǎn)換成兩兩區(qū)域求并的問題，從而免去了多個(gè)區(qū)域同時(shí)求并計(jì)算所帶來的復(fù)雜性；本發(fā)明基于交點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，確定了覆蓋區(qū)域的合并區(qū)域，并識(shí)別了生成內(nèi)部空洞的情況，準(zhǔn)確度高。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。