CN108415045B - 遥感卫星搜索海上移动目标的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法及装置，涉及遥感卫星领域。本发明实施例在每次搜索之前，利用上一次遥感卫星观测结果更新海上移动目标第一概率，利用本次更新得到的每个第一概率进行相关的运算，得到发现目标概率最大的预测区域，即得到搜索计划中的一个预测区域。本发明实施例的技术方案，克服了单纯依靠历史经验进行目标搜索带来的误差大的问题，能够在每次搜索之前根据上一次搜索的结果，对本次搜索中需要使用的概率参数进行更新，从而能够选出搜索到目标概率最大的预测区域，在提高搜索效率的同时，提高了遥感卫星的使用效率，节省了宝贵的遥感卫星资源。

Description

遥感卫星搜索海上移动目标的方法及装置

技术领域

本发明涉及卫星搜索领域，具体涉及一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法及装置。

背景技术

遥感卫星是利用星载的各种遥感器观测或搜索地面或海面的目标。由于遥感卫星对地观测具有覆盖地域广、持续时间长、不受空域、国界限制等优势，使其在海洋搜索、军事侦查等方面具有重要作用。

目前，海上移动目标(即轮船、舰艇等)的搜索广泛依靠遥感卫星来实现。海上移动目标指在一定海域内航行，完成某种作业任务的舰船。遥感卫星在搜索海面上的移动目标时，首先根据目标所需完成作业等信息确定待搜索海上移动目标作业海域，在作业海域内一般有多条航线可供海上移动目标选择，根据任务等级、航行经验、航行条件和历史信息等确定作业海域内待搜索海上移动目标若干条可能航线，在预定搜索周期[T_s,T_e]内，因时间跨度及目标可能会偏离航线，目标在航线上有个最大的航行区域，根据海上移动目标速度，速度变化范围，偏离航线角度范围预测在搜索周期内待搜索海上移动目标在各航线上的预测区域，所谓预测区域即目标若选择某条航线航行在搜索周期内必然出现在该航线对应的预测区域。根据历史经验设定移动目标选择各航线的概由此设定预测区域的第一概率等参数，利用设定的参数确定在每次搜索时，计算移动目标出现概率最大的预测区域，从而为每次搜索确定其搜索区域。至此海上移动目标的搜索计划规划完成，遥感卫星根据制定的搜索计划在各自对应的过境时间内，对对应的区域进行搜索。

现有技术中利用遥感卫星搜索海面上的移动目标的过程中，设定的一些参数在设定后就不再进行更改了，如目标选择各个航线的概率由历史经验等信息确定，之后计算目标发现概率的过程中不再修改。在搜索开始前，根据设定的参数已经确定了每次搜索的区域，这种处理方案不能利用前一次搜索得到的信息，对下一次搜索计划进行指导，使遥感卫星对海上移动目标搜索过程存在效率低下的缺陷，浪费了宝贵的遥感卫星资源。

另外，每个遥感卫星都有自己的观测区域，在实际的观测过程中，一颗遥感卫星在过境作业海域时其可观测范围很可能不能完全覆盖所有的预测区域从而在过境作业海域时选取其中一个预测区域实施观测搜索，那么就造成编制的搜索计划超出了所对应的遥感卫星的执行能力，造成搜索上的盲区，不利于找到移动目标。

综上，如何利用可用遥感卫星资源快速的搜索到海上移动目标是目前亟待解决的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法及装置，针对具体的海上移动目标搜索任务以及可用遥感卫星资源，组成遥感卫星资源联盟的形式对目标实施搜索，在搜索过程中能够在每次搜索之前根据上一次搜索的结果，采用第一概率更新公式对本次搜索中需要使用的概率参数进行更新，动态的更新目标在各航线上出现的概率，克服了单纯依靠历史经验进行海上移动目标搜索带来的误差大的问题，从而能够选出搜索到目标概率最大的搜索区域，在提高搜索效率的同时，提高了遥感卫星的使用效率。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法，所述方法包括如下步骤：

设定待搜索海上移动目标在作业海域内的若干条航线并确定各所述航线上的预测区域，并根据历史经验为每个所述预测区域设定第一概率，当历史经验不足时可认为目标在各航线出现概率相等；其中，所述作业海域为海上移动目标执行海上作业的航行海域范围，海上移动目标在预定搜索周期内的活动范围不会超出作业海域；所述预测区域为目标在预定搜索周期内在各个所述航线上的活动区域，所述第一概率为目标出现在对应的预测区域中的概率；

根据确定的多个预测区域以及可用遥感卫星资源，建立针对本次搜索任务的遥感卫星资源联盟，其中，所述遥感卫星资源联盟包括一个以上可用遥感卫星；

根据每个所述第一概率，计算在本次搜索时，在每个所述预测区域中发现待搜索海上移动目标的概率，并选取最大发现目标概率对应的预测区域作为所述遥感卫星资源联盟本次过境时需要搜索的区域；

对选取的预测区域进行搜索，如果在选取的预测区域中没有发现目标，则根据每个预测区域当前的所述第一概率，采用第一概率更新公式更新每个预测区域的第一概率；并根据本次更新得到的每个所述第一概率，计算下一次遥感卫星资源联盟过境搜索时，发现目标概率最大的预测区域，进行搜索，直至发现目标。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述遥感卫星资源联盟包含多颗可用遥感卫星资源，且处于同一遥感卫星资源联盟里的单颗可用遥感卫星过境作业海域时，不能完成对作业海域中所有预测区域的覆盖，同一遥感卫星资源联盟中所有可用遥感卫星在搜索周期内依次过境作业海域，每颗遥感卫星过境时其可观测范围仅能完全覆盖一个或多个预测区域，但不能覆盖所有预测区域，遥感卫星资源联盟里所有遥感卫星协同能完成对作业海域中所有预测区域的完全覆盖，将对所有预测区域一次完全覆盖机会作为一次搜索机会，即一个遥感卫星资源联盟内所有卫星过境作业海域；将所有可用遥感卫星资源组成若干个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟作为一个搜索力，过境作业海域时完成一次预测区域的搜索。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述方法利用如下公式更新每个所述第一概率：

在本次搜索没有发现目标的基础上制定下次搜索时需要使用的各预测区域的第一概率，本方法采用如下第一概率更新公式在一次过境搜索后更新各所述第一概率：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，

表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，利用如下发现概率公式计算在本搜索时，在各预测区域内发现待搜索海上移动目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数；在第N次搜索机会搜索时，取使

最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

第二方面，提供了一种遥感卫星搜索海上移动目标的装置，所述装置包括：

接收模块，用于接收至少一个海上移动目标搜索任务；确定待搜索的海上移动目标的作业海域及目标在作业海域内可能的若干条航线，设定在预定搜索周期内目标在各航线上的预测区域，并为每个所述预测区域设定第一概率；其中，所述作业海域为海上移动目标执行海上作业的航行海域范围，海上移动目标在预定搜索周期内的活动范围不会超出作业海域；所述预测区域为待搜索海上移动目标在预定搜索周期内在各个所述航线上的活动区域；所述第一概率为待搜索海上移动目标出现在对应的所述预测区域中的概率；

资源管理模块，用于根据确定的多个预测区域以及可用遥感卫星资源，建立针对本次搜索任务的遥感卫星资源联盟；其中，所述遥感卫星资源联盟包括一个以上可用遥感卫星；

搜索模块，用于根据每个所述第一概率，计算在本次遥感卫星资源联盟过境作业海域进行搜索时，待搜索的海上移动目标在每个所述预测区域中的发现概率，并选取最大发现概率的预测区域进行搜索；

概率更新模块，用于在选取的预测区域中没有发现目标时，根据每个预测区域当前的所述第一概率，采用第一概率更新公式更新每个预测区域的第一概率。

指令上注模块，用于将生成的搜索计划上注到相应的遥感卫星上，使其在轨运行期间按照搜索计划执行观测任务。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述资源管理模块构建的遥感卫星资源联盟包含多颗可用遥感卫星资源，且处于同一遥感卫星资源联盟里的单颗可用遥感卫星过境作业海域时，不能完成对作业海域中所有预测区域的覆盖，同一遥感卫星资源联盟中所有可用遥感卫星在搜索周期内依次过境作业海域，每颗遥感卫星过境时其可观测范围仅能完全覆盖一个或多个预测区域，但不能覆盖所有预测区域，遥感卫星资源联盟里所有遥感卫星协同能完成对作业海域中所有预测区域的完全覆盖，将对所有预测区域一次完全覆盖机会作为一次搜索机会，即一个遥感卫星资源联盟内所有卫星过境作业海域；将所有可用遥感卫星资源组成若干个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟作为一个搜索力，过境作业海域时完成一次预测区域的搜索。

结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述搜索模块用如下发现概率公式计算本次搜索时，在各预测区域内发现待搜索海上移动目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；

表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数；在第N次搜索机会搜索时，取使

最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，所述概率更新模块进行概率更新时采用如下第一概率更新公式：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，

表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

(三)有益效果

本发明实施例提供了一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法及装置。具备以下有益效果：

本发明实施例在每次搜索之前，利用上一次观测搜索结果更新每个第一概率，并利用本次更新得到的每个第一概率进行相关的运算，得到发现目标概率最大的预测区域，即得到搜索计划中待搜索的一个预测区域。本发明实施例的技术方案，克服了单纯依靠历史经验进行海上移动目标搜索带来的误差大的问题，能够在每次搜索之前根据上一次搜索的结果，对本次搜索中需要使用的概率参数进行更新，从而能够选出发现待搜索海上移动目标概率最大的预测区域，在提高搜索效率的同时，提高了遥感卫星的使用效率，节省了宝贵的遥感卫星资源。

另外，本发明实施例利用多个遥感卫星组成遥感卫星资源联盟联合观测预测区域的方式，实现了在一次搜索机会中过境作业海域遥感卫星资源联盟可观测范围能够覆盖所有的预测区域，从而克服了单颗遥感卫星可观测范围可能覆盖不了搜索计划中的待搜索预测区域的缺陷，有效提高了目标搜索的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的一种遥感卫星搜索海上移动目标的装置的框图；

图3是本发明一个实施例中待海上移动目标在作业海域内的预测区域示意图；

图4是本发明一个实施例中的一个遥感卫星资源联盟示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

110、设定待搜索海上移动目标在作业海域内的若干条航线并确定待搜索海上移动目标在各航线上的预测区域，为每个预测区域设定第一概率；其中，作业海域为海上移动目标执行海上作业的航行海域范围，海上移动目标在预定搜索周期内的活动范围不会超出作业海域，预测区域为待搜索海上移动目标在预定搜索周期内在各个航线上的活动区域，第一概率为目标出现在对应的预测区域中的概率；

这里的待搜索海上移动目标在作业海域内的若干条航线根据历史经验确定，具体地，根据目标的任务等级、舰船类型、航行条件、历史航迹等信息确定目标在作业海域内航行到目的地的可能航线，在确定可能航线之后，在搜索周期[T_s,T_e]内，由于时间跨度及目标可能会偏离航线等原因，目标在航线周围有个最大的航行区域，根据海上移动目标速度，速度变化范围，偏离航线角度范围预测在搜索周期内待搜索海上移动目标在各航线上的预测区域，所谓预测区域即目标若选择某条航线上航行，在搜索周期内必然出现在该航线对应的预测区域。

待搜索海上移动目标选择各可能航线的概率不同，因此根据历史经验设置初始的第一概率，当历史经验不足时可认为目标在各个预测区域的第一概率相同。

120、根据确定的多个预测区域以及可用遥感卫星资源，建立针对本次搜索的遥感卫星资源联盟，其中，一个遥感卫星资源联盟包括一个以上可用遥感卫星；

此步骤中，遥感卫星资源联盟包含多颗可用遥感卫星资源，且处于同一遥感卫星资源联盟里的单颗可用遥感卫星过境作业海域时，不能完成对作业海域中所有预测区域的覆盖，同一遥感卫星资源联盟中所有可用遥感卫星在搜索周期内依次过境作业海域，每颗遥感卫星过境时其可观测范围仅能完全覆盖一个或多个预测区域，但不能覆盖所有预测区域，遥感卫星资源联盟里所有遥感卫星协同能完成对作业海域中所有预测区域的完全覆盖，将对所有预测区域一次完全覆盖机会作为一次搜索机会，即一个遥感卫星资源联盟内所有卫星过境作业海域；将所有可用遥感卫星资源组成若干个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟作为一个搜索力，过境作业海域时完成一次预测区域的搜索。

130、根据每个第一概率，在本次搜索时，计算在每个预测区域中发现目标的概率，并选取最大目标发现概率对应的预测区域作为该次搜索的遥感卫星资源联盟本次过境作业海域时需要搜索的区域；

此步骤中，利用如下公式计算在第N次搜索时，在各预测区域内发现目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；

表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数；在第N次搜索机会搜索时，取使

最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

这里的星载遥感器目标发现概率p_d指的是目标在某一预测区域内，并且遥感卫星遥感器在观测这个预测区域时发现了目标的概率。

140、对选取的预测区域进行搜索，如果在选取的预测区域中没有发现目标，则根据每个预测区域当前的第一概率，采用第一概率更新公式更新每个预测区域的第一概率，然后计算第下一次过境作业海域进行搜索时，发现待搜索海上移动目标概率最大的预测区域；进行搜索，直至发现目标。

此步骤中，在本次搜索没有发现目标的基础上制定下次可用遥感卫星搜索计划时，需要使用更新后的各预测区域的第一概率，具体地，本实施例采用如下第一概率更新公式在一次过境搜索后更新各所述第一概率：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

本实施例中，利用更新后的第一概率可以指导下次过境作业海域进行搜索时如何选取预测区域。即利用第N-1次的观测结果，更新目标在各预测区域内出现的概率，并据此制定第N次遥感卫星资源联盟过境作业海域进行搜索时的观测计划，即第N次遥感卫星资源联盟过境作业海域时的需要搜索的预测区域，以尽可能早的发现目标。本发明实施例的方法充分利用了上次对预测区域的观测信息以指导下次的观测计划，提高了发现目标的概率，节省了宝贵的卫星资源。

本实施例中，考虑单颗遥感卫星过境作业海域时，可能存在其可观测范围不能对作业海域内待搜索的海上移动目标所有的预测区域实现完全覆盖，因此导致编制的搜索计划超出了所对应的遥感卫星的执行能力，造成搜索上的盲区，不利于找到移动目标的问题，为了一次搜索可观测范围能完全覆盖作业海域内的所有预测区域，建立遥感卫星资源联盟协同完成搜索任务。遥感卫星资源联盟是具有非层次、分布式，能协同完成海上移动目标搜索任务的遥感卫星资源。如附图4所示为针对一个移动目标搜索任务建立的一个遥感卫星资源联盟示意图，遥感卫星1、遥感卫星2、遥感卫星3组成了针对该搜索任务的一个资源联盟。三颗遥感卫星依次过境作业海域，其中单个遥感卫星过境作业海域，其可观测范围不能完全覆盖所有预测区域，但三颗卫星协同能完成对作业海域所有预测区域的完全覆盖，将三颗遥感卫星组成资源联盟的形式，当三颗遥感卫星都过境作业海域作为一次搜索机会。假如经计算该次搜索机会对应的搜索计划是对预测区域q₁进行搜索，则只需在遥感卫星2过境作业海域时，遥感器开机实施观测，遥感卫星1、遥感卫星3，在过境时不需执行观测任务，三颗卫星全部过境完成本次搜索。实现了在一次搜索机会中遥感卫星资源联盟可观测范围能够覆盖所有的预测区域，从而克服了单颗遥感卫星存在观测盲区，不能对所有预测区域进行完全覆盖的缺陷，有效提高了对海上移动目标搜索的发现概率。

本发明实施例的遥感卫星搜索海上移动目标的方法，克服了单纯依靠历史经验进行海上移动目标搜索带来的误差大的问题，能够在每次搜索之前根据上一次搜索的结果，对本次搜索中需要使用的概率参数进行更新，并通过计算从而选出搜索到目标概率最大的预测区域，在提高搜索效率的同时，提高了遥感卫星的使用效率，节省了宝贵的遥感卫星资源。

应当说明的是，本发明实施例所介绍的海上移动目标搜索方法是在一个预定搜索周期内的搜索方法，或者说本发明实施例所介绍的方法是为一个预定的观测周期制定搜索计划(包括若干个根据预定搜索周期时间建立的待观测的预测区域)。在观测初始时根据历史数据或经验可给各预测区域赋值第一概率，随着观测活动的进行需要根据实际的情况更新每个预测区域对应的目标出现的概率等参数，那么当前的海上移动目标搜索方法将不再适用。

本发明实施例的海上移动目标搜索方法适用于所有预定的观测周期内对海上移动目标的搜索，即每个预定的观测周期都可以通过重新执行一次本发明实施例的方法得到搜索计划。

下面通过再一个实施例对本发明的遥感卫星搜索海上移动目标的方法进行详细说明。本实施例的遥感卫星搜索海上移动目标的方法包括如下步骤：

步骤一、根据待搜索的海上移动目标G的作业任务，作业等级，舰船类型，航行条件，历史航迹等信息获得G在作业海域O内航行到目的地的可能航线{R₁,R₂,…,R_n}，并预测在预定的观测周期[T_s,T_e](T_s为搜索任务开始时间，T_e为搜索任务截止时间)内G在各个航线上的分布区域(即预测区域)分别为Q＝{q₁,q₂,…,q_n}，设定G在各预测区域初始第一概率P＝(p₁,p₂,…,p_n)。

步骤二、遥感卫星资源联盟建立。由于G在广阔的作业海域O内可能有多条航线{R₁,R₂,…,R_n}，在各个航线上都设置有G在预定观测周期内的预测区域Q＝{q₁,q₂,…,q_n}，遥感卫星过境O时选择一个预测区域q_j进行观测，搜索G。但单颗遥感卫星过境作业海域O时其可选观测范围很难对所有的预测区域Q完全覆盖，因此需要多颗遥感卫星协同合作才能在一次搜索机会中的可观测范围覆盖所有的预测区域Q。

设总的可用遥感卫星资源为S＝{s₁,s₂,…,s_x}，建立遥感卫星资源联盟U＝{u₁,u₂,…,u_d}，其中

即遥感卫星资源联盟u_i包含m颗可用遥感卫星资源。满足位于一个遥感卫星资源联盟中的遥感卫星资源过境O时可观测范围组合能完全覆盖所有的预测区域Q。同一颗遥感卫星可以在不同的遥感卫星资源联盟之中。对海上移动目标的一次搜索机会为u_i中所有遥感卫星对O的一次完全过境。对海上移动目标搜索的搜索计划表示为F＝{f₁,f₂,…,f_d}，其中d表示搜索机会，它与遥感卫星资源联盟的数量相同，可理解为可用卫星资源共组成了d个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟的可观测范围能对所有预测区域Q完全覆盖，其中f_i＝q_j表示第i个遥感卫星资源联盟过境O搜索待搜索海上移动目标时，让其对预测区域q_j进行观测完成本次搜索。

步骤三、设定参数h(N-1,F)、p_d的值。h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次观测活动，没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1。p_d表示当目标存在于遥感卫星搜索的某一预测区域时，遥感卫星星载遥感器能够发现此目标的概率，即遥感器的发现概率；为尽可能早的发现目标，可按下述方法寻求搜索计划F：

利用如下发现概率公式计算在第N次搜索时，在各预测区域内发现待搜索海上移动目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；

表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数。

则第N次过境作业海域，选取观测的预测区域q_selected满足在该预测区域中能以最大概率发现待搜索海上移动目标，即：

令该次的搜索计划f_N＝q_selected。即取使

最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即在第N次搜索机会搜索时，遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

步骤四、当搜索了步骤三的预测区域发现了目标时，则停止观测，若没有发现目标则执行步骤五。

步骤五、由于未观测到目标，需指定后续观测计划，即需要再筛选一个预测区域作为下次遥感卫星资源联盟过境O进行搜索时需要搜索的预测区域。前一次搜索已获得环境信息(即搜索结果)，可以指导下次卫星资源联盟过境时的搜索计划。

具体地，本实施例采用如下第一概率更新公式在一次过境搜索后更新各所述第一概率：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

以更新后的第一概率

作为下次观测时待搜索的海上移动目标在各预测区域的概率分布，返回步骤三。

由此确定了的搜索计划F^*＝{f₁,f₂,…,f_n}为最优搜索计划。

本实施例的遥感卫星搜索海上移动目标的方法充分利用了已有观测信息，采用第一概率更新公式更新第一概率，再以此第一概率指导卫星下次搜索计划的制定，从而提高了发现目标的概率，即提高了目标搜索的效率。另外，本实施例采用遥感卫星资源联盟的形式，其可观测范围能对所有预测区域进行完全覆盖，同样也提高了目标发现的概率。

下面再通过一个实施例对本发明遥感卫星搜索海上移动目标的方法进行详细介绍。

步骤一、设某待搜索目标轮船要在作业海域O内进行作业，由历史信息和已知情报可知，该轮船在O内有三条可能的航线{R₁,R₂,R₃}可供选择，搜索任务预定的搜索周期为[T₁,T₂]，在这段时间内预测目标在三条航线的预测区域分别为{q₁,q₂,q₃}三个区域，如图3所示。根据目标日常航线的统计数据，得出目标在各预测区域内的分布概率，如表1所示。

表1目标分布在各预测区域的初始概率

P(q<sub>1</sub>)	P(q<sub>2</sub>)	P(q<sub>3</sub>)
			0.5	0.3	0.2

步骤二、在T₁-T₂时间段内有遥感卫星资源联盟U＝(u₁,u₂,u₃,u₄,u₅)过境预测区域，其中

所包含的遥感卫星资源能对三个预测区域完全覆盖，如图4所示为其中一个遥感卫星资源联盟。假设每次覆盖发现目标的概率p_d＝0.5。

步骤三、搜索策略如下：

由发现目标概率公式

第一次过境搜索，即N＝1时，

则f₁＝q₁，即第一次搜索时搜索预测区域q₁；

若第一次搜索未发现待搜索的海上移动目标，则在计算第二次搜索计划前，首先采用第一概率更新公式更新各预测区域第一概率。

其中q₁＝q_selected

则计算结果

第二次过境搜索，即N＝2时：

h(1，F)＝0.5*0.5+0.5＝0.75

则f₂＝q₂，即第二次搜索时搜索预测区域q₂；

重复更新第一概率和最大发现目标概率计算过程，得出观测计划：

f₃＝q₁；f₄＝q₃；f₅＝q₂；

即得搜索计划F^*＝{q₁,q₂,q₁,q₃,q₂}。

即按照遥感卫星资源联盟，依次过境作业海域执行搜索计划，第一次搜索q₁，第二次搜索q₂，第三次搜索q₁，第四次搜索q₃，第五次搜索q₂，直至发现目标。

本实施例的方法能充分利用已观测信息(即上一次的观测结果)，更快的搜索到海上移动目标，并且提高了卫星资源的利用率。

对应于上述于遥感卫星搜索海上移动目标的方法，本发明还提供了一种遥感卫星搜索海上移动目标的装置，如图2所示，该装置包括：

接收模块，用于接收至少一个海上移动目标搜索任务；确定待搜索的海上移动目标的作业海域及目标在作业海域内可能的若干条航线，设定在预定搜索周期内目标在各航线上的预测区域，并为每个所述预测区域设定第一概率；其中，所述作业海域为海上移动目标执行海上作业的航行海域范围，海上移动目标在预定搜索周期内的活动范围不会超出作业海域；所述预测区域为待搜索海上移动目标在预定搜索周期内在各个所述航线上的活动区域；所述第一概率为待搜索海上移动目标出现在对应的所述预测区域中的概率；

资源管理模块，用于根据确定的多个预测区域以及可用遥感卫星资源，建立针对本次搜索任务的遥感卫星资源联盟；其中，所述遥感卫星资源联盟包括一个以上可用遥感卫星；

搜索模块，用于根据每个所述第一概率，计算在本次遥感卫星资源联盟过境作业海域进行搜索时，待搜索的海上移动目标在每个所述预测区域中的发现概率，并选取最大发现概率的预测区域进行搜索；

概率更新模块，用于在选取的预测区域中没有发现目标时，根据每个预测区域当前的所述第一概率，更新每个预测区域的第一概率。

指令上注模块，用于将生成的搜索计划上注到相应的遥感卫星上，使其在轨运行期间按照搜索计划执行观测任务。

在一个实施例中，资源管理模块构建的遥感卫星资源联盟包含多颗可用遥感卫星资源，且处于同一遥感卫星资源联盟里的单颗可用遥感卫星过境作业海域时，不能完成对作业海域中所有预测区域的覆盖，同一遥感卫星资源联盟中所有可用遥感卫星在搜索周期内依次过境作业海域，每颗遥感卫星过境时其可观测范围仅能完全覆盖一个或多个预测区域，但不能覆盖所有预测区域，遥感卫星资源联盟里所有遥感卫星协同能完成对作业海域中所有预测区域的完全覆盖，将对所有预测区域一次完全覆盖机会作为一次搜索机会，即一个遥感卫星资源联盟内所有卫星过境作业海域；将所有可用遥感卫星资源组成若干个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟作为一个搜索力，过境作业海域时完成一次预测区域的搜索。

在一个实施例中，搜索模块用如下发现概率计算公式计算本次搜索时，在各预测区域内发现目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；

表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数；在第N次搜索机会搜索时，取使

最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

在一个实施例中，概率更新模块进行概率更新时采用如下第一概率更新公式更新各所述第一概率：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，

表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

本发明实施例中的装置是与本发明实施例中的方法对应的产品，本发明实施例中的方法的每一个步骤均由本发明实施例中的装置的部件完成，因此对于相同的部分不再进行赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种遥感卫星搜索海上移动目标的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

设定目标在作业海域内的若干条航线并确定各所述航线上的预测区域，为每个所述预测区域设定第一概率；其中，所述作业海域为海上移动目标执行海上作业的航行海域范围，海上移动目标在预定搜索周期内的活动范围不会超出作业海域；所述预测区域为目标在预定搜索周期内在各个所述航线上的活动区域，所述第一概率为目标出现在对应的预测区域中的概率；

根据确定的多个预测区域以及可用遥感卫星资源，建立针对本次搜索任务的遥感卫星资源联盟，其中，所述遥感卫星资源联盟包括一个以上可用遥感卫星；

根据每个所述第一概率，计算在本次搜索时，在每个所述预测区域中发现目标的概率，并选取最大的概率对应的预测区域作为所述遥感卫星资源联盟本次过境时需要搜索的区域；

对选取的预测区域进行搜索，如果在选取的预测区域中没有发现目标，则根据每个预测区域当前的所述第一概率，采用第一概率更新公式更新每个预测区域的第一概率；并根据本次更新得到的每个所述第一概率，计算第下一次遥感卫星资源联盟过境作业海域搜索时发现目标概率最大的预测区域；进行搜索，直至发现目标；

其中，所述第一概率更新公式包括：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遥感卫星资源联盟包含多颗可用遥感卫星资源，且处于同一遥感卫星资源联盟里的单颗可用遥感卫星过境作业海域时，不能完成对作业海域中所有预测区域的覆盖，同一遥感卫星资源联盟中所有可用遥感卫星在搜索周期内依次过境作业海域，每颗遥感卫星过境时其可观测范围仅能完全覆盖一个或多个预测区域，但不能覆盖所有预测区域，遥感卫星资源联盟里所有遥感卫星协同能完成对作业海域中所有预测区域的完全覆盖，将对所有预测区域一次完全覆盖机会作为一次搜索机会，即一个遥感卫星资源联盟内所有卫星过境作业海域；将所有可用遥感卫星资源组成若干个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟作为一个搜索力，过境作业海域时完成一次预测区域的搜索。

3.根据权利要求1所述的遥感卫星搜索海上移动目标的方法，其特征在于，利用如下发现概率公式计算在第N次搜索时，在各预测区域内发现目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；

表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数；在第N次搜索机会搜索时，取使

值最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即第N次搜索遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

4.一种遥感卫星搜索海上移动目标的装置，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收至少一个海上移动目标搜索任务；确定待搜索的海上移动目标的作业海域及目标在作业海域内可能的若干条航线，设定在预定搜索周期内目标在各航线上的预测区域，并为每个所述预测区域设定第一概率；其中，所述作业海域为海上移动目标执行海上作业的航行海域范围，海上移动目标在预定搜索周期内的活动范围不会超出作业海域；所述预测区域为待搜索海上移动目标在预定搜索周期内在各个所述航线上的活动区域，所述第一概率为待搜索海上移动目标出现在对应的所述预测区域中的概率；

资源管理模块，用于根据海上移动目标搜索任务确定的多个预测区域以及可用遥感卫星资源，建立针对本次搜索任务的遥感卫星资源联盟；其中，所述遥感卫星资源联盟包括一个以上可用遥感卫星；

搜索模块，用于根据每个所述第一概率，计算在本次遥感卫星资源联盟过境作业海域进行搜索时，待搜索的海上移动目标在每个所述预测区域中的发现概率，并选取最大发现概率的预测区域进行搜索；

概率更新模块，用于在选取的预测区域中没有发现目标时，根据每个预测区域当前的所述第一概率，采用第一概率更新公式更新每个预测区域的第一概率；

指令上注模块，用于将生成的搜索计划上注到相应的遥感卫星上，使其在轨运行期间按照搜索计划执行观测任务；

其中，所述第一概率更新公式如下：

式中，p_d表示遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；q_j表示待搜索的海上移动目标作业海域中第j个预测区域，q_selected表示当前搜索的预测区域，p(q_j)表示预测区域q_j的第一概率，表示更新后的预测区域q_j的第一概率。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述资源管理模块构建的遥感卫星资源联盟包含多颗可用遥感卫星资源，且处于同一遥感卫星资源联盟里的单颗可用遥感卫星过境作业海域时，不能完成对作业海域中所有预测区域的覆盖，同一遥感卫星资源联盟中所有可用遥感卫星在搜索周期内依次过境作业海域，每颗遥感卫星过境时其可观测范围仅能完全覆盖一个或多个预测区域，但不能覆盖所有预测区域，遥感卫星资源联盟里所有遥感卫星协同能完成对作业海域中所有预测区域的完全覆盖，将对所有预测区域一次完全覆盖机会作为一次搜索机会，即一个遥感卫星资源联盟内所有卫星过境作业海域；将所有可用遥感卫星资源组成若干个遥感卫星资源联盟，每个遥感卫星资源联盟作为一个搜索力，过境作业海域时完成一次预测区域的搜索。

6.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述搜索模块用如下发现概率公式计算本次搜索时，在各预测区域内发现待搜索海上移动目标的概率：

式中，q_j表示第j个所述预测区域；

表示第N次搜索时在预测区域q_j中发现目标的概率；p(q_j)表示第N次搜索前预测区域q_j的第一概率；h(N-1,F)表示执行搜索计划F的前N-1次搜索步骤没有发现目标的概率，当N＝1时h(N-1,F)＝1；搜索计划F是一个有序数组，包括每次搜索所对应的预测区域；p_d表示可用遥感卫星的星载遥感器的目标发现概率；n表示预测区域的个数；在第N次搜索机会搜索时，取使

最大的预测区域q_j为本次搜索机会所要搜索的预测区域，即遥感卫星资源联盟中对应能覆盖q_j的遥感卫星过境作业海域时遥感器开机实施成像，本次搜索机会遥感卫星资源联盟中其他卫星过境作业海域时遥感器不执行活动。

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