CN102780523B - 一种多卫星协同观测业务调度方法 - Google Patents

一种多卫星协同观测业务调度方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多卫星协同观测业务调度方法，它涉及卫星运行控制领域中的卫星观测业务规划与调度技术，该方法基于卫星运行控制系统，构建星地资源管理模型、卫星轨道计算模型和卫星访问信息计算模型，采用多卫星观测业务动态规划算法快速动态调整卫星观测业务，采用全自动处理机制即时制定卫星载荷控制计划及数据接收计划，采用卫星有效载荷控制指令编制业务触发机制实时编制卫星有效载荷控制指令，调度电子信号探测卫星和成像观测卫星完成协同观测业务。本发明具有响应速度快、计算方法准和自动化程度高等显著特点，特别适用于海洋动目标多卫星协同观测领域。

Description

一种多卫星协同观测业务调度方法
技术领域
本发明涉及卫星运行控制领域中的一种多卫星协同观测业务调度方法，特别适用于海上移动目标监测。
背景技术
地球上海洋面积占全球面积的70％以上，随着经济的发展，各类海洋活动日益频繁，海洋搜索营救、海关缉私等任务也随之日益繁重。海洋不仅是经济大动脉，也是最方便快捷的军事交通线和最广阔的战略机动空间。现代战争可以从海上的军事活动中觉察出征兆，故海上移动目标搜索成为人们关注的热点。海上移动目标通常是大范围内的低速移动目标，采用陆基、海基或空基设备进行搜索时，受视距和活动范围限制效果不甚理想。人造卫星具有覆盖区域广、持续时间长、不受空域国界和地理条件限制等独特优势，可以对全球任何地区实施搜索。
当前利用卫星对海上移动目标搜索受诸多不确定性因素影响，包括目标分布先验信息和运动规律未知、遥感器性能不完善、噪音信号影响、数据处理能力欠缺等。由于对移动目标多星协同观测业务调度的研究技术难度较大，研究成果较小，国内对于此问题的解决多为转化目标属性的解决思路，结合已经较为成熟的点目标和区域目标的多星联合观测调度方法，将移动目标多星协同观测业务调度问题转变为简单的区域观测问题进行解决。
发明内容
本发明所需解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种基于多星资源管理、海上移动目标行为预测和成像卫星动态引导的多卫星协同观测业务调度方法。本发明具有流程简单，可操作性强和自动化程度高的特点。
本发明所要解决的技术问题是由以下技术方案实现的：
1、一种多卫星协同观测业务调度方法，基于卫星运行控制系统，调度、控制多颗卫星联合进行海洋移动目标观测，其特征在于包括以下步骤：
(1)构建星地资源管理模型，对观测卫星及地面站的信息进行管理和维护，对观测资源参数和地面站参数以规范的格式进行管理和维护，供观测规划、计划制定、指令编制及业务协调环节进行读取和处理；
(2)构建卫星轨道计算模型，对各种观测卫星空间位置、卫星星下点、卫星精密星历、测站跟踪信息和地影信息进行计算；
(3)构建卫星访问信息计算模型，计算各成像卫星对指定区域的访问信息与成像参数，根据影像观测时间计算影像区域中心点；
(4)采用电子信号探测卫星规划算法进行电子信号探测业务规划，获取海洋移动目标的电子信号，根据电子信号分析移动目标的移动方向和移动速度，推算移动目标在未来时刻的经纬度坐标，引导成像卫星进行观测；
(5)对成像观测引导业务进行自动分析，确定协同观测的可行性；如不具备协同观测条件，则结束本次协同观测业务；如具备协同观测条件，则转至步骤(6)；
(6)采用多卫星观测业务动态规划算法自动响应成像观测引导业务，快速调整成像观测卫星的观测业务和地面数据接收站的接收业务规划方案；
(7)采用全自动处理机制即时制定成像卫星有效载荷控制计划和数据接收计划；
(8)自动取消与协同观测业务冲突的卫星有效载荷控制指令和地面站数据接收计划；
(9)应用消息触发机制实时编制成像卫星有效载荷控制指令，并自动完成指令的入库管理与发控；
(10)结合步骤(7)制定的数据接收计划协调调度地面站完成数据接收业务及后续的数据回传、预处理流程。
其中步骤(5)中的协同观测可行性分析结合成像卫星引导信息、成像卫星轨道信息和成像卫星对地观测信息进行，包括以下步骤：
(501)判断是否存在对指定目标区域的观测窗口；如不存在观测窗口，则返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；如存在观测窗口，则转至步骤(502)；
(502)判断是否存在对指定目标区域的空闲观测时段；如不存在空闲观测时段，则转至步骤(503)；如存在空闲观测时段，则转至步骤(504)；
(503)进行成像业务优先级决策，如果成像引导业务优先，则转至步骤(504)；否则，返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(504)判断是否存在可用测控时段，如存在可用测控时段，则转入步骤(505)；否则，返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(505)判断是否存在可用的接收时段，如存在可用的接收时段，则转入步骤(506)；否则，返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(506)判断是否有空闲的接收时段，如有空闲接收时段，则返回具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；否则，转入步骤(507)；
(507)进行接收业务优先级决策，如果成像引导业务优先，则返回具备协同观测条件；否则，返回不具备协同观测条件，协同观测可行性分析过程结束。
其中，成像卫星有效载荷控制指令编制过程采用消息触发机制，无人工干预过程。
其中，成像卫星观测业务引导信息生成需要利用目前较为成熟的信息融合技术完成。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1、本发明摒弃了以转化目标属性的方法解决海上移动目标观测问题的思路，采用多卫星协同观测方法，可大大提高海上移动目标捕获概率；
2、本发明具有控制精确、响应迅速和自动化程度高的特点，适用于对各类大型舰船或舰船编队的遥感观测；
3、本发明还具有流程简便易懂，性能稳定可靠，适用范围广等优点。
附图说明
图1是本发明实施的业务流程示意图。
图2是本发明中协同观测可行性分析流程示意图。
具体实施方式
下面，结合图1和图2对本发明作进一步说明。
一种多卫星协同观测业务调度方法，基于卫星运行控制系统，调度、控制多颗卫星，综合利用电子信号探测卫星探测范围广和成像卫星信息量丰富的显著特点，协同进行海洋移动目标观测。该方法原理为统一管理电子信号探测卫星和成像卫星，根据电子信号探测结果分析动目标在未来时刻的地理位置，引导成像卫星实施对地观测，其技术难点主要在于引导观测的可行性分析以及自动化的协同观测业务调度。
本发明包括步骤：
一种多卫星协同观测业务调度方法，基于卫星运行控制系统，调度、控制多颗卫星，综合利用电子信号探测卫星探测范围广和成像卫星信息量丰富的显著特点，协同进行海洋移动目标观测，其特征在于包括以下步骤：
(1)构建星地资源管理模型，对观测卫星及地面站的信息进行管理和维护，对观测资源参数和地面站参数以规范的格式进行管理和维护，供制定卫星对地观测业务规划、制定卫星对地观测计划、制定卫星数据接收计划、编制卫星有效载荷控制指令及业务协调环节进行读取和处理；
(2)构建卫星轨道计算模型，对各种观测卫星空间位置、卫星星下点、卫星精密星历、测站跟踪信息和地影信息进行计算；
(3)构建卫星访问信息计算模型，计算各成像卫星对指定区域的访问信息与成像参数，根据影像观测时间计算影像区域中心点；
(4)采用电子信号探测卫星规划算法进行电子信号探测业务规划，获取海洋移动目标电子信号，根据电子信号分析移动目标的移动方向和移动速度，推算目标在未来时刻的经纬度坐标，引导成像卫星进行观测；
(5)对成像观测引导业务进行自动分析，确定协同观测的可行性，如不具备协同观测条件则结束本次协同观测业务；如具备协同观测条件则转至步骤(6)：
(6)采用多卫星观测业务动态规划算法自动响应成像观测引导业务，快速调整成像观测卫星的观测业务和地面数据接收站的接收业务规划方案；
(7)采用全自动处理机制即时制定成像卫星有效载荷控制计划和数据接收计划；
(8)自动取消与协同观测业务冲突的卫星有效载荷控制指令和地面站数据接收计划；
(9)应用消息触发机制实时编制成像卫星有效载荷控制指令，并自动完成指令的入库管理与发控；
(10)结合最新生成的数据接收计划协调调度地面站完成数据接收业务及后续的数据回传、预处理流程。
其中步骤(5)的协同观测可行性分析结合了成像卫星引导信息、成像卫星轨道信息和成像卫星对地观测信息，包括以下步骤：
(501)判断是否存在对指定目标区域的观测窗口，如不存在观测窗口则返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程，如存在观测窗口则转至步骤(502)；
(502)判断是否存在对指定目标区域的空闲观测时段，如不存在空闲观测时段则转至步骤(503)，如存在空闲观测时段则转至步骤(504)；
(503)进行成像业务优先级决策，如果成像引导业务优先则转至步骤(504)，否则返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(504)判断是否存在可用测控时段，如存在可用测控时段则转入步骤(505)，否则返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(505)判断是否存在可用的接收时段，如存在可用的接收时段则转入步骤(506)，否则返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(506)判断是否有空闲的接收时段，如有空闲接收时段则返回具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程，否则转入步骤(507)；
(507)进行接收业务优先级决策，如果成像引导业务优先则返回具备协同观测条件，否则返回不具备协同观测条件，协同观测可行性分析过程结束。
其中，成像卫星有效载荷控制指令编制过程采用消息触发机制，无人工干预过程；步骤(4)中的成像卫星观测业务引导信息生成需要利用目前较为成熟的信息融合技术完成。

Claims (2)

1.一种多卫星协同观测业务调度方法，基于卫星运行控制系统，调度、控制多颗卫星联合进行海洋移动目标观测，其特征在于包括以下步骤：
(1)构建星地资源管理模型，对观测卫星及地面站的信息进行管理和维护，对观测资源参数和地面站参数以规范的格式进行管理和维护，供观测规划、计划制定、指令编制及业务协调环节进行读取和处理；
(2)构建卫星轨道计算模型，对各种观测卫星空间位置、卫星星下点、卫星精密星历、测站跟踪信息和地影信息进行计算；
(3)构建卫星访问信息计算模型，计算各成像卫星对指定区域的访问信息与成像参数，根据影像观测时间计算影像区域中心点；
(4)采用电子信号探测卫星规划算法进行电子信号探测业务规划，获取海洋移动目标的电子信号，根据电子信号分析移动目标的移动方向和移动速度，推算移动目标在未来时刻的经纬度坐标，引导成像卫星进行观测；
(5)对成像观测引导业务进行自动分析，确定协同观测的可行性；如不具备协同观测条件，则结束本次协同观测业务；如具备协同观测条件，则转至步骤(6)；
(6)采用多卫星观测业务动态规划算法自动响应成像观测引导业务，快速调整成像观测卫星的观测业务和地面数据接收站的接收业务规划方案；
(7)采用全自动处理机制即时制定成像卫星有效载荷控制计划和数据接收计划；
(8)自动取消与协同观测业务冲突的卫星有效载荷控制指令和地面站数据接收计划；
(9)应用消息触发机制实时编制成像卫星有效载荷控制指令，并自动完成指令的入库管理与发控；
(10)结合步骤(7)制定的数据接收计划协调调度地面站完成数据接收业务及后续的数据回传、预处理流程；
其中，步骤(5)中的协同观测可行性分析结合成像卫星引导信息、成像卫星轨道信息和成像卫星对地观测信息进行，包括以下步骤：
(501)判断是否存在对指定目标区域的观测窗口；如不存在观测窗口，则返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；如存在观测窗口，则转至步骤(502)；
(502)判断是否存在对指定目标区域的空闲观测时段；如不存在空闲观测时段，则转至步骤(503)；如存在空闲观测时段，则转至步骤(504)；
(503)进行成像业务优先级决策，如果成像引导业务优先，则转至步骤(504)；否则，返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(504)判断是否存在可用测控时段，如存在可用测控时段，则转入步骤(505)；否则，返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(505)判断是否存在可用的接收时段，如存在可用的接收时段，则转入步骤(506)；否则，返回不具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；
(506)判断是否有空闲的接收时段，如有空闲接收时段，则返回具备协同观测条件并结束协同观测可行性分析过程；否则，转入步骤(507)；
(507)进行接收业务优先级决策，如果成像引导业务优先，则返回具备协同观测条件；否则，返回不具备协同观测条件，协同观测可行性分析过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种多卫星协同观测业务调度方法，其特征在于：步骤(9)中成像卫星有效载荷控制指令编制过程采用消息触发机制，无人工干预过程。
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