一種多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃與調(diào)度領(lǐng)域，涉及一種多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星觀測任務(wù)規(guī)劃問題是一種基于特定約束的資源優(yōu)化分配問題，即將有限的資源分配到不同的任務(wù)時間段上。其目的在于在指定條件下，完成盡可能多的衛(wèi)星觀測任務(wù)。多衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃是指在進(jìn)行遙感技術(shù)應(yīng)用之前，利用可用的衛(wèi)星資源，為目標(biāo)區(qū)域制定成像方案，使得在經(jīng)過衛(wèi)星成像之后，獲取的衛(wèi)星影像可以完全(或基本完全)覆蓋目標(biāo)區(qū)域，并且可以對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的遙感應(yīng)用。
[0003]多衛(wèi)星聯(lián)合觀測，是指基于衛(wèi)星的運行控制系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，調(diào)度和控制多顆衛(wèi)星，綜合利用多種成像衛(wèi)星的不同載荷進(jìn)行聯(lián)合觀測，難點在于滿足極其復(fù)雜約束，并規(guī)劃出用戶滿意的結(jié)果。
[0004]傳統(tǒng)模式下，任務(wù)規(guī)劃方法簡單、可靠，對于單一載荷、工作模式簡單、機(jī)動能力不強的單顆衛(wèi)星非常有用。然而，一方面，隨著衛(wèi)星功能、性能，特別是姿態(tài)機(jī)動能力的快速提升，衛(wèi)星成像模式、數(shù)據(jù)處理模式越來越復(fù)雜；另一方面，針對我國近期發(fā)生的“馬航事件”和森林火險等情況，衛(wèi)星觀測的應(yīng)用需求不斷提高。傳統(tǒng)的各個衛(wèi)星“各自為政”的任務(wù)規(guī)劃方法會造成衛(wèi)星在軌的使用效能低。在規(guī)劃流程中進(jìn)行約束檢查的方式造成計算效率低；而陳舊、單一的約束檢查模式與傳統(tǒng)衛(wèi)星的特性緊密聯(lián)系，這使得約束檢查環(huán)節(jié)對性能越來越強大衛(wèi)星不具備可擴(kuò)展性。因此，現(xiàn)行多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法無法匹配現(xiàn)在越來越復(fù)雜的衛(wèi)星資源和觀測任務(wù)。多衛(wèi)星聯(lián)合觀測的快速任務(wù)規(guī)劃已成為制約衛(wèi)星使用效能的主要瓶頸因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法無法匹配現(xiàn)在越來越復(fù)雜的衛(wèi)星資源和觀測任務(wù)、制約衛(wèi)星在軌的使用效能、擴(kuò)展性差和計算效率低的缺陷，達(dá)到匹配強大性能的衛(wèi)星、復(fù)雜的衛(wèi)星資源和觀測任務(wù)，實現(xiàn)多衛(wèi)星聯(lián)合觀測的快速任務(wù)規(guī)劃的功效。
[0006]為此，本發(fā)明提供的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法，包括:
[0008]將觀測任務(wù)根據(jù)設(shè)定策略分解為子任務(wù)，所述子任務(wù)對應(yīng)有約束和指標(biāo)；
[0009]根據(jù)衛(wèi)星資源和所述子任務(wù)的約束進(jìn)行資源約束篩選，得到所述子任務(wù)的匹配衛(wèi)星；
[0010]將所述子任務(wù)發(fā)送給其匹配衛(wèi)星，得到所述匹配衛(wèi)星返回的任務(wù)調(diào)度結(jié)果；
[0011]根據(jù)所述子任務(wù)的指標(biāo)和預(yù)設(shè)的評估原則對所述任務(wù)調(diào)度結(jié)果進(jìn)行評估；
[0012]根據(jù)評估結(jié)果從所述匹配衛(wèi)星中確定該子任務(wù)對應(yīng)的目標(biāo)衛(wèi)星；
[0013]將所述子任務(wù)分配給其對應(yīng)的目標(biāo)衛(wèi)星執(zhí)行。
[0014]較佳的，在將觀測任務(wù)根據(jù)設(shè)定策略分解為至少一個子任務(wù)之前，還包括:
[0015]判斷是否存在待執(zhí)行的觀測任務(wù)，如果是，則加載衛(wèi)星資源和該觀測任務(wù)信息；否貝IJ，結(jié)束流程。
[0016]較佳的，所述的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法中:
[0017]所述子任務(wù)為多個具有觸發(fā)機(jī)制的系列子任務(wù)。
[0018]較佳的，所述的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法，還包括:
[0019]當(dāng)所述子任務(wù)無匹配衛(wèi)星時，刪除該子任務(wù)。
[0020]較佳的，所述的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法中:
[0021]所述評估原則包括優(yōu)先級順序準(zhǔn)則、最短時間完成準(zhǔn)則和/或原方案最小變更準(zhǔn)則。
[0022]較佳的，所述的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法，所述約束包括:
[0023]任務(wù)約束、資源約束和/或衛(wèi)星可見性約束。
[0024]較佳的，所述將所述子任務(wù)發(fā)送給其匹配衛(wèi)星之后，還括:
[0025]為所述匹配衛(wèi)星設(shè)定任務(wù)調(diào)度結(jié)果的返回時限。
[0026]較佳的，所述將所述子任務(wù)發(fā)送給其匹配衛(wèi)星之后，還包括:
[0027]計算所述子任務(wù)的備選時間窗列表；
[0028]對所述子任務(wù)進(jìn)行約束檢查；若滿足設(shè)定約束，則將所述子任務(wù)加入所述匹配衛(wèi)星的已有任務(wù)列表。
[0029]較佳的，所述的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法，還包括:
[0030]當(dāng)所述子任務(wù)的備選時間窗列表為空時；
[0031]按照預(yù)設(shè)的沖突規(guī)則，用所述子任務(wù)替換所述匹配衛(wèi)星中優(yōu)先級低的任務(wù)。
[0032]相應(yīng)于上述方法，本發(fā)明還提供了一種多衛(wèi)星聯(lián)合觀測系統(tǒng)，包括:
[0033]任務(wù)分解模塊，用于將觀測任務(wù)根據(jù)設(shè)定策略分解為子任務(wù)，所述子任務(wù)對應(yīng)有約束和指標(biāo);
[0034]篩選模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星資源和所述子任務(wù)的約束進(jìn)行資源約束篩選，得到所述子任務(wù)的匹配衛(wèi)星；
[0035]任務(wù)匹配模塊，用于將所述子任務(wù)發(fā)送給其匹配衛(wèi)星，得到所述匹配衛(wèi)星返回的任務(wù)調(diào)度結(jié)果；
[0036]評估模塊，用于根據(jù)所述子任務(wù)的指標(biāo)和預(yù)設(shè)的評估原則對所述任務(wù)調(diào)度結(jié)果進(jìn)行評估；
[0037]衛(wèi)星選定模塊，用于根據(jù)評估結(jié)果從所述匹配衛(wèi)星中確定該子任務(wù)對應(yīng)的目標(biāo)衛(wèi)星；
[0038]任務(wù)執(zhí)行模塊，用于將所述子任務(wù)分配給其對應(yīng)的目標(biāo)衛(wèi)星執(zhí)行。
[0039]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0040]本發(fā)明提供的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法和系統(tǒng)中，將多衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃分為兩個層次，首先將任務(wù)觀測任務(wù)分解為子任務(wù)后，通過對多個匹配衛(wèi)星的任務(wù)調(diào)度結(jié)果的評估，選擇最佳單個目標(biāo)衛(wèi)星作為執(zhí)行任務(wù)的目標(biāo)衛(wèi)星，通過多個目標(biāo)衛(wèi)星分別執(zhí)行各個子任務(wù)，實現(xiàn)了多個衛(wèi)星聯(lián)合執(zhí)行觀測任務(wù)，能夠充分的利用衛(wèi)星的性能和復(fù)雜資源。本方案能夠充分利用衛(wèi)星的在軌的使用效能，與傳統(tǒng)的各衛(wèi)星各自執(zhí)行任務(wù)、單一約束的方案相比，本申請方案的擴(kuò)展性和計算效率高，能夠充分利用復(fù)雜的衛(wèi)星資源執(zhí)行復(fù)雜觀測任務(wù)，達(dá)到多衛(wèi)星聯(lián)合觀測快速任務(wù)規(guī)劃執(zhí)行的效果。
【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明提供的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法流程示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明提供的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法預(yù)處理流程示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明提供的任務(wù)分配和調(diào)度結(jié)果評估示意圖；
[0044]圖4為本發(fā)明提供的任務(wù)層面的評估指標(biāo)示意圖；
[0045]圖5為本發(fā)明提供的衛(wèi)星執(zhí)行子任務(wù)的流程示意圖；
[0046]圖6為本發(fā)明提供的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測系統(tǒng)框架組成圖。
【具體實施方式】
[0047]針對現(xiàn)有技術(shù)中，多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法無法匹配現(xiàn)在越來越復(fù)雜的衛(wèi)星資源和觀測任務(wù)、制約衛(wèi)星在軌的使用效能、擴(kuò)展性差和計算效率低的缺陷，本申請實施例提供了一種多衛(wèi)星聯(lián)合觀測方法，以達(dá)到匹配強大性能的衛(wèi)星、復(fù)雜的衛(wèi)星資源和觀測任務(wù)，實現(xiàn)多衛(wèi)星聯(lián)合觀測的快速任務(wù)規(guī)劃的功效。
[0048]結(jié)合附圖1所述的方法流程示意圖，對本實施例作進(jìn)一步說明，該方法包括以下步驟:
[0049]步驟S101，將觀測任務(wù)根據(jù)設(shè)定策略分解為子任務(wù)，所述子任務(wù)對應(yīng)有約束和指標(biāo)；
[0050]復(fù)雜觀測任務(wù)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的策略，分解為一個或多個有一定觸發(fā)機(jī)制的系列子任務(wù)，并將子任務(wù)描述為任務(wù)規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)形式一一約束和指標(biāo)。例如，移動目標(biāo)搜索偵察、災(zāi)害預(yù)防和救助等衛(wèi)星應(yīng)用任務(wù)，要分解成有一定觸發(fā)機(jī)制的一系列子任務(wù)鏈；區(qū)域偵照任務(wù)可以視為只包含一個子任務(wù)。
[0051]其中，針對不同的任務(wù)類型，可以有以下的分解設(shè)定策略:
[0052](I)周期任務(wù):同樣的單次任務(wù)作為子任務(wù)多次下發(fā)，以時間為觸發(fā)機(jī)制，周期任務(wù)由每次任務(wù)求和。每次子任務(wù)都作為一個區(qū)域任務(wù)處理。
[0053](2)移動目標(biāo)搜索任務(wù):根據(jù)載荷的幅寬和分辨率，發(fā)布時序任務(wù)，以事件作為觸發(fā)機(jī)制:下一次子任務(wù)的觸發(fā)條件是上一次區(qū)域掃描已經(jīng)完成或者發(fā)現(xiàn)目標(biāo)；