[发明专利]一种天临空传感协同任务规划方法及装置

说明书

本公开一方面提供了一种天临空传感协同任务规划方法，包括：获取观测任务要求，包括目标空间位置要求和目标观测时效性要求；分别计算卫星最大任务合并结果、飞艇最大任务合并结果、无人机最大任务合并结果；根据所述卫星最大任务合并结果、飞艇最大任务合并结果和无人机最大任务合并结果，以收益最高、任务执行率最高、负载均衡为目标，完成多约束多目标优化，实现面向多个优化目标的天临空传感器资源的优化配置；本发明另一方面提供了一种天临空传感协同任务规划装置，包括：需求获取模块；卫星最大任务合并结果计算模块；飞艇最大任务合并结果计算模块；无人机最大任务合并结果计算模块；多约束多目标优化模块。

技术领域

本公开涉及空天传感器任务规划技术领域，尤其涉及一种天临空传感协同任务规划方法及装置。

背景技术

当前，常见的遥感对地观测技术手段主要包括对地观测卫星、临近空间飞艇以及无人机等，各类传感器资源已在抗震救灾、环境监测、地理标绘等方面取得了重要成果，然而，随着人们对遥感数据产品需求不断提高，传统仅依靠卫星、飞艇或无人机等单域手段越来越难以满足用户需求。

目前，已有的天临空传感协同任务规划方法研究成果较少，最新的技术成果是2019年中南大学李夏苗在期刊《控制与决策》中提出的“基于两阶段迭代优化的空天观测资源协同任务规划方法”，该技术采用分层迭代优化的思想，将任务规划架构分为1个中心节点和多个子规划节点，中心节点负责任务的协同分配，各子节点负责完成单颗卫星、单艘飞艇和单架无人机的任务规划，并将结果反馈给中心节点进行迭代优化。具体实现流程如图1所示，且现有技术的详细实现步骤如下：

(1)中心节点计算单个传感器资源的观测机会和不同传感资源之间的冲突度，并提出适应度函数；

(2)中心节点根据适应度函数计算结果，将观测任务分配给各个子节点进行优化调度计算；

(3)各个子节点根据中心节点分配的任务，完成单个传感器资源的任务规划，生成资源观测计划，计算观测收益，并将其反馈给中心节点

(4)中心节点根据各个子节点的反馈结果，判断是否满足用户需求，如果满足用户需求，则任务规划流程结束；否则，基于预先设计的禁忌表调整策略，进行任务重分配，并返回步骤(2)。

天临空各类传感器在使用时具有各自的特点和不足，对地观测卫星具有覆盖范围广、不受国界限制等优势，但观测时效性差；临近空间飞艇具有留空时间长、环境适应性强等优势，但机动性能弱；无人机具有使用灵活、图像分辨率高等优势，但覆盖范围较小。

因此，为了充分利用天临空各类传感器的优势，取长补短，，亟需提出一种天临空传感协同任务规划方法，以提高获取遥感数据产品的综合效益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种天临空传感协同任务规划方法及装置，以缓解现有技术中任务规划设置优化目标只考虑了收益最大，没有考虑任务执行数量多、负载均衡等其他常见优化的指标，传感器具有最大开关机次数的约束条件下，没有针对时效性要求类似、观测地点接近等多个遥感观测任务进行合并，可能造成收益损失，等技术问题。

(二)技术方案

本公开一方面提供了一种天临空传感协同任务规划方法，包括：

操作S100：获取观测任务要求，包括目标空间位置要求和目标观测时效性要求；

操作S200：分别计算卫星最大任务合并结果、飞艇最大任务合并结果、无人机最大任务合并结果；

操作S300：根据所述卫星最大任务合并结果、飞艇最大任务合并结果和无人机最大任务合并结果，以收益最高、任务执行率最高、负载均衡为目标，完成多约束多目标优化，实现面向多个优化目标的天临空传感器资源的优化配置；

其中，所述操作S200包括：