[发明专利]一种多星编队协同区域成像自主任务规划方法及系统

说明书

本发明提供了一种多星编队协同区域成像自主任务规划方法及系统，包括：中枢星实时处理星上任务队列，按时间触发区域拼接任务；根据各星准备状态，确定参与当前拼接的卫星集合及各星所用的成像模式；以中枢星轨道对地面上注区域成像任务进行分解计算得到的参数，定义为中枢星参数；根据中枢星参数分解进行区域合法性检查；根据区域分解的各类约束及地面上注区域多边形任务描述的中枢星参数分解，按照一定的重叠度要求，使用飞行方向平行的近似长方形覆盖目标多边形区域，计算得到各近似长方形的中心点经纬度以及成像时长，并分配给各有效成员星。

技术领域

本发明涉及多星的协同任务规划领域，具体地，涉及一种多星编队协同区域成像自主任务规划方法及系统。

背景技术

对地观测卫星的成像任务根据用户的观测需求，获取对地球表面指定的目标图像信息。对地观测成像可对指定目标点或指定区域成像，也根据目标区域的特点划分及载荷成像的特征区别和观测偏好，可将区域划分成像，如一星一条带成像，卫星对地观测范围是一个以星下点轨迹为中心的带状区域，处于这个带状区域内的地面目标都有可能被卫星观测到。

卫星对地观测任务通常由地面发起，任务需求搜集、任务筹划、可见性计算，指令生成，境内或中继上注等。随着卫星数量的增多、编队组网系统协同需求的提出、任务的日趋复杂、时效性要求的提高，传统的星地大回路的管控方式已无法适应，特别当星上具备一定的自主认知能力，可根据实时探测数据即时处理结果，在轨实时生成突发应急任务，如点或区域成像任务，当区域较大，无法由单星完成，需实时进行多星的协同观测。因此，星上需具备多星协同区域成像自主任务规划能力。

目前对多星区域成像任务规划，多为对同类型分布在不同轨道的组网卫星的地面任务规划方法，对于由同轨携带多种成像载荷的异构编队卫星系统，则无能为力。

对比同类已公开方法：面向区域覆盖的多成像卫星任务规划方法(发明专利，CN201810010372.0)，该方法提供了一种区域覆盖方案使得多个成像卫星消耗的总能量尽可能的小。本专利与其有以下明显不同：区域分解方式不同：本专利采用平行矩形分解方法，对比专利采用不规则方向覆盖方法；约束及优化目标不同，本专利采用星下区域分解，成像偏好的优选排序准则为约束，对比专利主要考虑覆盖率约束；计算模型不同：本专利采用星地几何计算方法与对比专利显著不同。对比同类已公开方法：一种遥感卫星狭长目标区域的斜条带拼接成像方法(发明专利，CN201410490348.3)，该专利提出一种采用不同方向的斜条带对狭长目标区域的连续完整覆盖成像的方法。本专利与其有以下明显不同：本专利面向多边形地表区域，包含了凸多边形、凹多边形，狭长区域等，对比专利仅针对狭长目标区域；本专利面向同轨编队卫星，采用顺轨条带分解方法，对比专利采用斜条带对狭长目标区域的轨迹拼接成像。本专利面向多星协同观测，对比专利面向单星观测。

综上，目前，尚未见针对同轨携带多种成像载荷的异构卫星系统的多星编队协同区域成像自主任务规划方法。本专利与现有技术具有显著的技术特征、差异性、创新性和新颖性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多星编队协同区域成像自主任务规划方法及系统。

根据本发明提供的一种多星编队协同区域成像自主任务规划方法，包括：

步骤M1：中枢星实时处理星上任务队列，按时间触发区域拼接任务；

步骤M2：根据各星准备状态，确定参与当前拼接的卫星集合及各星所用的成像模式；

步骤M3：以中枢星轨道对地面上注区域成像任务进行分解计算得到的参数，定义为中枢星参数；

步骤M4：根据中枢星参数分解进行地面上注区域合法性检查，得到合法的地面上注区域；