[发明专利]一种基于主动观测任务的卫星调度方法

说明书

一种基于主动观测任务的卫星调度方法，基于实时任务需求数据至少获取成像任务的执行区域和执行时间；基于遥感卫星的自身参数、执行区域和执行时间对成像任务进行分类以建立需要至少两个遥感卫星协同完成的成像任务集；在基于执行时间的执行开始时刻和执行结束时刻筛选出每个成像任务分别涉及的至少两个遥感卫星的情况下，将遥感卫星彼此之间重叠的成像时间窗口划分为若干个子成像时间窗口，其中：遥感卫星基于子成像时间窗口按照交替执行成像任务和成像数据下传任务的方式建立初始待观测任务列表。本发明将各遥感卫星设置为按照交替的方式执行成像任务和数据下传任务，通过提高数据周转的速度的方式能够有效地降低遥感卫星的存储容量的剧增。

技术领域

本发明涉及调度控制技术领域，尤其涉及一种基于主动观测任务的卫星调度方法。

背景技术

成像卫星的工作流程可以简述如下：接收用户提出的观测需求；根据卫星资源特性，对用户的需求进行预处理，得到标准的规划输入；结合地面站和卫星使用约束，依据特定的优化算法，对输入任务进行规划和调度，得到任务调度方案；将生成的任务调度方案进行计划编排与指令生成，通过地面站将控制指令上注到卫星，卫星执行指令进行成像和数据回放，地面站接收成像数据，数据处理后被反馈给用户。其中用户提交的原始观测需求往往不指定观测资源，成像的时间窗口也不明确，而且很多复杂的用户需求如区域目标成像任务等是难以一次性完成观测的，因此有必要对用户原始的观测需求进行一些处理。一方面需要根据用户观测需求和卫星的能力进行匹配和筛选，确定需求的可选卫星及其对应的成像时间窗口；另一方面需要对复杂成像任务进行分解，生成能够一次性观测的单一子任务。对于不同卫星和不同用户观测需求，该问题有其特殊性。但是预处理的最终目的都是将用户提出的规范化需求转变为指卫星一次成像过程可以完成观测的任务，称为元任务。元任务是卫星可以执行的最小成像任务，它包含了具体的位置和时间信息，可以视为考虑了卫星对地观测几何关系的条带。

成像卫星任务规划预处理的一般流程可描述为：根据用户观测需求中的成像时间、成像模式、成像质量、太阳高度角和成像角度初步确定完成需求的可选资源，没有合适资源的用户需求，直接从需求集合中删除。将原始的用户观测需求分解为可一次性完成观测的条带。例如使用时姿向量对观测目标进行分解，首先通过时间姿态转换模块将目标区域顶点坐标转换为时姿向量，然后进入目标分解与合成模块，由全部时姿向量确定目标的特征向量，基于时间姿态的描述方法进行条带划分和条带裁剪，由用户需求和卫星能力约束进行目标静态合成，再通过时间姿态转换模块生成元任务的条带坐标信息。计算每个元任务条带的时间窗口信息。计算条带起点中心点的时间窗口，在根据成像时间段、地影区等用户需求进行窗口的处理，得到经过各个裁剪过程后生成元任务的时间窗口信息。经过预处理的一般过程后，那些没有合适观测资源的观测需求直接被删除了，复杂的观测需求被分解成了可调度的元任务，时间窗口不能满足用户要求的元任务也被删除了，从而使得原问题得到了一定程度的简化，求解时消减了不必要的搜索空间。

公开号为CN106228261A的专利文献公开了一种多颗对地观测卫星间任务的系统调度方法和装置，该方法包括：获取每个卫星的初始待观测任务集对应的有向无圈图；该有向无圈图包括每个待观测任务的内容和时序连通关系；通过比对每个卫星的有向无圈图筛选出重叠任务；该重叠任务指可执行卫星的数目至少为两个以上；根据可执行卫星的自身参数预测重叠任务的执行效果；根据预测的执行效果获取重叠任务的实际执行卫星；将除实际执行卫星之外的可执行卫星的初始待观测任务集中的重叠任务删除，生成可执行卫星的最终待观测任务集。本发明实施例提高了卫星成像效率和卫星成像资源利用的合理性。该发明并不能显著提高卫星调度中针对新增任务的响应速度，同时，其并未涉及如何通过匹配成像时间和成像数据下传时间以在满足地面站及时收到成像数据的同时也能够避免卫星存储容量的剧增。

发明内容

如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能够执行与“模块”相关联的功能。