[发明专利]一种敏捷卫星对地观测任务预处理方案决策的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种敏捷卫星对地观测任务预处理方案决策的方法。

背景技术

敏捷对地观测卫星是我国新一代对地观测卫星，其具有的三个自由度方向的姿态机动能力和高分辨率，是对地观测卫星发展的方向，具有重要的军事和民用价值。与传统卫星相比，敏捷卫星一次过境即可对区域目标进行成像，提高了完成任务的能力，但同时也使任务规划更加复杂。

敏捷卫星任务调度预处理是问题求解的一个基础性环节。由于敏捷卫星幅宽小，其每次成像为一个固定视场幅宽的条带，对于区域目标需要采用拼幅成像，因此敏捷卫星任务规划的前提是将区域目标的分解成沿星下线方向的条带,该星下线指卫星与地球的连心线在卫星飞行过程中与地面的交点轨迹，条带指卫星飞行拍摄地面的某个时间段内，星载相机对地面的覆盖区域，为一条宽度为相机幅宽，长边平行于星下线的带状区域。相反，由于卫星的姿态机动速度较慢，对于一些临近区域进行合并观测可以有效减少卫星的姿态机动次数，姿态机动指卫星从一种姿态转变为另一种姿态的过程，从而提高任务完成率。

对于不同预处理参数生成的方案，需要选择较优的方案进行进一步规划调度，但是这些方案的优劣在规划与调度之前又很难评价它们之间的优劣，只能靠方案中生成元任务的中的统计指标作为方案的属性，采用多属性决策方法进行决策，本文使用多属性效用函数方法对方案进行排序选择。

多属性效用理论是基于Neumann和Morgenstern在1947年提出的一组假设，它表示了在多目标之中的价值权衡，这种方法被用来在很多不同方案中择中选择较好的可接受的方案，它被广泛用在能源、制造、服务、公共政策和医保等方面。

发明内容

本发明的目的是根据背景技术中存在的缺点和问题加以改进，提供一种能够针对敏捷卫星对地观测任务处理的目标分解与合并方法，最后使用仿真数据通过多属性效用函数方法选择较优方案。

本发明的技术方案是提供一种敏捷卫星对地观测任务预处理方案决策的方法，采用多属性决策方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S101：将区域目标分解成沿星下线方向的条带：

(a).提出基于“时刻-侧摆”的目标点描述方法，即将星载相机视场的成像幅宽定为卫星俯仰角0°时对目标的幅宽，将目标点描述成卫星在某时刻指向该点的侧摆，记为(t,r)，其中t表示卫星指向目标点俯仰角0°的时刻，r表示这个时刻卫星指向该目标点的侧摆；

(b).将一个由n个目标点确定的区域用二元组{t_i,r_i}表示，其中i＝1…n，该区域的特征值组成时姿特征向量V＝(t_b,t_e,r₊,r_{_})，其中t_b、t_e、r₊、r_{_}分别表示该区域所有点中最早时刻、最晚时刻、最大侧摆、最小侧摆，并由这四个值确定一个边与星下线方向平行的最小包络矩形；同样，每一个条带也可以用该V向量表示，其中t_b、t_e表示每个条带的最早时刻、最晚时刻，r₊、r_{_}表示每个条带的最大侧摆、最小侧摆；

步骤S102：将临近区域进行合并：

考虑卫星的观测范围和确保合并后区域有能力被观测，采用步骤S101中的时姿特征向量V表示目标区域在卫星可见范围内的位置，目标之间通过时间差Δ t和侧摆差Δr计算距离，在合并任务中将新区域时姿特征向量V与卫星最大观测区域的时姿特征向量对比，即分别比较V的特征向量t_b,t_e,r₊,r_{_}和V_max的特征向量t_bmax,t_emax,r_+max,r_{_max}，确保t_b≥t_bmax,t_e≤t_emax,r₊≤r_+max,r_{_}≤r_{_max}，即保证卫星对合并后的观测任务有能力观测；

步骤S103：构造多属性效用函数：