[发明专利]多目标卫星成像规划方法

说明书

本发明提供一种多目标卫星成像规划方法，包括：根据成像目标信息，将多目标卫星成像任务分解为多个元任务，获取多个元任务的输入条件；基于所述多个元任务的输入条件，根据任务效益因素和成像可行性因素综合计算所述多个元任务的任务优先级；在拓展观测工作模式和应急观测工作模式下，基于所述任务优先级分析卫星成像过程数传载荷的约束条件；以最大化任务完成率为优化目标，结合所述约束条件，求解所述多个元任务的规划结果。本发明针对卫星成像任务的规划调度可以提高卫星资源利用率，合理分配成像资源、充分发挥成像系统能力，最大化成像任务完成率。

技术领域

本发明涉及卫星成像规划技术领域，尤其涉及一种多目标卫星成像规划方法。

背景技术

卫星是获取地面图像信息的重要手段，具有观测范围广、成像能力强、不受时间、地域和国界限制等特点，在农业、工业以及军事等多方面具有重要的应用价值。当前，卫星资源日益丰富，但随经济社会发展，对卫星成像的需求也日趋增多。因此，如何高效、充分利用有限的卫星资源是当前卫星任务规划问题研究的热点。

在卫星的任务规划问题中，需要综合考虑卫星任务完成率、任务完成收益、卫星负载均衡等多方面要求，形成满足任务时间窗约束、卫星能量约束、卫星存储约束、卫星侧摆次数约束的任务规划方案，以指导卫星工作，提高卫星利用效率。

但是，当前研究主要集中于基于任务完成收益的任务规划方法研究，对面向多目标的任务规划方法研究较少，也就是说，目前研究人员未对卫星任务规划过程中的多目标进行详细考虑。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明提供了一种多目标卫星成像规划方法，解决了单个卫星对多区域目标的成像规划问题。

(二)技术方案

本发明提供一种多目标卫星成像规划方法，包括：根据成像目标信息，将多目标卫星成像任务分解为多个元任务，获取多个元任务的输入条件；基于所述多个元任务的输入条件，根据任务效益因素和成像可行性因素综合计算所述多个元任务的任务优先级；在拓展观测工作模式和应急观测工作模式下，基于所述任务优先级分析卫星成像过程数传载荷的约束条件；以最大化任务完成率为优化目标，结合所述约束条件，求解所述多个元任务的规划结果。

进一步地，所述成像目标信息包括点目标和大区域目标；所述多个元任务的输入条件包括：过境元任务区域的卫星轨道号、过境开始时间、过境结束时间、传感器、侧摆角、优先级、区域云量和下传数据时间；所述多个元任务的规划结果包括：所述多个元任务的成像需求是否可执行，以及可执行元任务的成像轨道号。

进一步地，所述任务效益因素包括用户等级、用户选择的价格等级、其他区域价值因素和用户申请时间先后，通过所述任务效益因素的代数加权和确定任务目标效益；所述成像可行性因素包括区域云量和调度周期内成像次数。

进一步地，所述最大化任务完成率也即最小化未完成任务时间之和，所述优化目标的目标函数为：

其中，cost1表示优化目标；prio_i为任务i的成像优先级权重；stt_i表示任务i的成像开始时间；tem_i表示任务i的成像结束时间；standt表示开机前的数传载荷预热时间；t_delay_i表示任务i的成像结束后传感器关闭的延迟时间；rt_i表示针对任务i，传感器的实际工作时间(包含预热时间)；∑_i″(1-standby_i″，i)*standt表示如果在任务开始前待机，传感器无需预热；standby_i″，i为0或1，取值为1表示任务i与任务i″的间隙传感器在待机状态。