CN110795214B - 一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置 - Google Patents

一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110795214B
CN110795214B CN201910979287.XA CN201910979287A CN110795214B CN 110795214 B CN110795214 B CN 110795214B CN 201910979287 A CN201910979287 A CN 201910979287A CN 110795214 B CN110795214 B CN 110795214B
Authority
CN
China
Prior art keywords
window
target
observation
satellite
task
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910979287.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110795214A (zh
Inventor
高越
赵辰光
王玉超
陈彦斌
覃鹏程
刘玫情
肖丽萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Space Star Technology Co Ltd
Original Assignee
Space Star Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Space Star Technology Co Ltd filed Critical Space Star Technology Co Ltd
Priority to CN201910979287.XA priority Critical patent/CN110795214B/zh
Publication of CN110795214A publication Critical patent/CN110795214A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110795214B publication Critical patent/CN110795214B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/90—Details of database functions independent of the retrieved data types
    • G06F16/903—Querying
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本申请实施例公开了一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置，所述方法包括：星载计算机针对预置观测需求在星上完成解译、统筹、筹划和跟踪闭环，实现遥感卫星无需地面干预的自主巡哨。根据观测需求自主生成载荷要求并完成卫星筛选，计算对点目标、移动目标的访问时间窗口并生成多套筹划方案，分配观测需求的优先级并对相似观测需求进行合并，完成与已有任务的冲突消解并根据效能评定结果优选一套方案执行，根据方案执行情况进行需求调整和下一轮筹划。本申请实施例在星上自主完成观测需求闭环，具有自主、快速、灵活的特点，易于实现。

Description

一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置
技术领域
本申请实施例涉及一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置。
背景技术
传统的卫星观测全过程一般包括需求筹划、任务规划、计划制定、指令生成、指令注入、卫星观测、数据接收、地面传输、数据处理、情报生产、产品分发等环节，导致从提出需求到获取信息的时间一般都是按较长的规划周期计算，难以满足时效性需求。自主运行的对地观测星群，是指可以在没有或很少依赖于地面系统的支持下，具备自行完成观测任务能力的星群，具备快速、灵活的特点。
为了在实际应用中提高目标观测效能，需要尽可能多的协同多载荷、多轨道卫星组网提高对目标的时、空、频多维覆盖能力，因此需要一套任务筹划系统完成多星任务的协同管理和高效分配。其中，星群的主星或者空间站完全可以作为星上的决策控制中心为每颗卫星发出控制任务，而不是地面需要测控支持的中心系统。这种“智能移位”本质上是将原先由地面系统所承担的测量、决策、规划、调度和控制功能，及其所具备的自适应性、自组织性和智能性等特征，转移到在空间运行的各个卫星上。当前的卫星系统基本上是由地面系统完全控制，其自主程度相当低，而未来发展趋势则是不断向星上自主扩展，最终达到近乎可完全自主运行的程度。遗憾的是，目前尚未有相关技术可供参考。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种遥感卫星自主任务筹划方法，包括：
星载计算机获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；
所述星载计算机根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；
所述星载计算机根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
所述星载计算机跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。
作为一种实现方式，所述星载计算机中存储观测意图与载荷要求的对应关系表；所述方法还包括：
所述星载计算机根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；
计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；
观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；
计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WSi，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。
作为一种实现方式，所述方法还包括：
所述星载计算机基于所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务窗口wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。
作为一种实现方式，所述将相似的任务进行合并，包括：
从Wtarget中删除满足合并条件的wi，将wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值。
作为一种实现方式，所述方法还包括：
将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级较低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；
将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；其中，p为正整数；
从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；
直到需求截至时刻，将所查找出的监视周期的窗口作为优选结果。
作为一种实现方式，所述方法还包括：
将Wtarget中窗口从早到晚排序，顺序轮询每个窗口wi，判断在[wi-△tmin,wi+△tmin]范围内是否存在窗口wk，删除其中与目标的潜在区域R覆盖率较低的窗口；
顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi加入所述优选结果。
本申请实施例还提供一种遥感卫星自主任务筹划装置，包括：
获取单元，用于获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；
解译生成单元，用于根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；
合并单元，用于基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；
选择执行单元，用于根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
跟踪监视单元，用于跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。
作为一种实现方式，所述装置还包括：
存储单元，用于存储观测意图与载荷要求的对应关系表；
查找单元，用于根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；
计算单元，用于计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；
剔除单元，用于在观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；以及，计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WSi，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。
作为一种实现方式，所述装置还包括：
判断单元，用于基于所述存储单元所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务窗口wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。
作为一种实现方式，所述合并单元，还用于从Wtarget中删除满足合并条件的wi，将wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值。
本申请实施例的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
传统的卫星观测全过程通过星地环路完成，不但环节多，还受限于地面测控资源能力，导致从提出需求到获取信息的时间一般都是按较长的规划周期计算，难以满足时效性需求。本申请实施例省去了地面计划制定、指令生成、指令注入等环节的耗时，在异常监视、海上动目标监视场景下可实现需求的快速迭代更新，解决了地面按较长的周期规划时错过最佳观测时机的问题。
地面需求筹划时采用基于迭代的智能算法计算复杂度较高，本申请实施例基于专家规则的方法，便于星载计算机运算的逻辑判断，在需求解译和需求统筹过程中不断缩小可选窗口集合能够降低星上存储空间，而且需求解译、统筹、筹划环节均支持多星分布式计算，更易于工程实现。
与现有仅支持点目标单次观测的方法相比，本申请实施例在星上实现了异常监视、海上动目标监视两类复杂任务的筹划，具备对点目标和移动目标的高频次观测能力。
附图说明
图1为本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划方法的流程示意图；
图2为本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划装置的组成结构示意图。
图3为本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划装置的组成结构示意图。
具体实施方式
在不冲突的情况下，本发明所记载的实施例之间的技术方案能够合并。
卫星任务筹划是面向典型应用场景，对于天基信息获取任务需求组合和协同天基资源，提供高效、优质服务的过程。任务筹划的输入为目标指引、时间周期、观测目的等需求要素，输出为若干观测任务、数传任务组成的一整套联合保障方案，该方案可以作为每颗卫星自主任务规划的驱动。
星群自主运行模式的实现，主要得益于多种计算机技术和人工智能技术的引入。其中，多代理系统(MAS，Multi-Agent System)理论方法是当前在轨运行和计划的各类空间系统中运用最多的一项综合性技术。本发明就是基于星群具备网络互联互通能力的基础上，将星群作为一个MAS系统，研究星群中的主星(或空间站)作为星群联合规划的发起者和管理者，如何在星上自主完成任务筹划，包括通过需求解译确定可用的卫星范围，通过需求的统筹和筹划将任务分配到具体卫星，通过跟踪监视实现需求的更新和闭环。
本发明以卫星自主全球热点事件观测、海上护航保障为需求背景，研究面向需求驱动的遥感卫星在自主巡哨过程中如何在星上自主完成任务筹划，以提升卫星自主任务管理能力。
面向全球热点目标、海上移动目标快速监视、常态化观测需求，提供一种遥感卫星自主任务筹划方法，实现无需地面干预的自主巡哨。在星载计算机上完成载荷筛选、可见计算、弧段查询、窗口优选等需求解译操作，完成优先级分配并对相似观测需求进行合并，根据优选规则完成与已有任务的冲突消解并通过效能评定选择一套优质方案执行，最后根据方案执行情况进行需求调整，最终完成观测需求闭环，具有自主、快速、灵活的特点，易于实现。
图1为本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划方法的流程示意图，如图1所示，本示例的遥感卫星自主任务筹划方法包括以下步骤：
步骤101，星载计算机获取观测需求信息。
所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认。本申请实施例中，可以将观测需求信息提前上载至星载计算机中的存储单元。
步骤102，星载计算机根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS。
步骤103，基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并。
步骤104，星载计算机根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
步骤105，星载计算机跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。
本申请实施例中，所述星载计算机中存储观测意图与载荷要求的对应关系表；所述星载计算机根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；根据观测意图的搜索跟踪、识别确认的观测需求，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WSi，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。
本申请实施例中，所述星载计算机基于所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务窗口wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。
本申请实施例中，步骤103中将相似的任务进行合并，包括：
从Wtarget中删除满足合并条件的wi，将wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值。
将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级较低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；
将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；本领域技术人员应当理解，p为正整数。
从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；
直到需求截至时刻，将所查找出的监视周期的窗口作为优选结果。
另外，将Wtarget中窗口从早到晚排序，顺序轮询每个窗口wi，判断在[wi-△tmin,wi+△tmin]范围内是否存在窗口wk，删除其中与目标的潜在区域R覆盖率较低的窗口；
顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi加入所述优选结果。
本申请实施例的目的是完成星上任务管理和多星任务分配，根据观测任务需求组织多载荷、多轨道的星群协同完成对目标的时、空、频多维观测能力，生成的筹划方案作为后续单星自主任务规划的驱动。图2为本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划方法的执行步骤，如图2所示，在星上明确观测任务需求后，整个筹划过程包括需求解译、需求统筹、任务筹划、任务跟踪四个环节，由星载计算机完成计算。
这里。首先对观测任务需求进行描述。遥感卫星观测任务需求可以定义为：卫星在有效时间段内，为了达到特定应用目的，对特定目标获取有效信息的需求；也可以以规范化的格式表示为：开始时刻、截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图等属性。本申请实施例面向的应用目的即观测意图包括点目标的异常监视以及海上移动目标的搜索跟踪、识别确认。其中，点目标异常监视针对的目标位置相对固定，需要成像卫星对目标实施高频次重访，尽早发现目标特征的变化；海上移动目标因为具有运动特性，在不同的时刻的位置不固定，但是根据历史时刻的位置和速度可以估计其活动的潜在区域，卫星对其观测的时机越早捕获的概率越高，在搜索跟踪时需要提高对潜在区域的覆盖率，在识别确认时需要高分辨率的成像卫星获得可判别的特征信息。
其中，本申请实施例的需求解译包括：在观测任务需求明确后，为了实现多星协同，要确定哪些卫星具备完成任务的能力，其中包括了哪些卫星适合执行任务、哪些卫星可能执行任务。其中，“哪些卫星适合执行任务”和观测意图密切相关，点目标异常监视选择光学载荷和SAR载荷，最低分辨率一般为目标尺寸的1/5左右(星上可取固定值)，幅宽不低于10公里；搜索跟踪时选择电子载荷、宽幅光学载荷或合成孔径雷达(SAR，SyntheticAperture Radar)载荷，电子载荷需要指定目标的频点范围，成像最低分辨率一般为目标尺寸的1/5左右(星上可取固定值)，幅宽不低于100公里；识别确认时选择光学载荷，最低分辨率一般为目标尺寸的1/10左右(星上可取固定值)，幅宽越大越好；同时为了提高综合观测效率，设置最大访问间隔和最小访问间隔，上述载荷筛选条件存储在星载存储器中，便于快速查表匹配。另外，确定哪些卫星可能执行任务，一般先通过对目标访问计算来剔除对目标不具备可见的卫星，对于移动目标剔除与潜在活动区域不可见的窗口，最后通过数传弧段筛选来剔除那些即使能够对目标观测也不能在有效时段内将数据分发出去的窗口。
其中，本申请实施例的需求统筹包括：由于每颗卫星都可以承担对多个目标的观测任务，且每颗卫星负载能力有限，因此在确定各星任务分工前，需要对任务需求确定优先级，便于在任务间冲突时进行抉择，还需要判断是否有相似的任务可以合并以提高卫星的观测效率。其中，优先级的确定综合考虑目标的重要程度、每个任务可用观测机会的多寡；任务的合并主要考虑同一颗卫星在相同的时间能否同时观测到多个目标，如果卫星已经安排的任务可以兼顾本次观测，则合并到已经安排的任务。
本申请实施例的任务筹划包括：经过需求解译、需求统筹，已经确定了所有卫星能够保障本次观测需求的能力空间，后续工作主要解决怎样生成一套筹划方案能够综合考虑“本次需求较好满足、全局任务统筹兼顾、卫星综合效能较好发挥”的目的。为了便于星载计算机运算，本申请实施例设置如下规则：①如果当前需求使用的窗口与卫星已经安排的任务窗口冲突，则保留优先级较高的窗口；②观测意图为异常监视时，按照从早到晚顺序选择第一个窗口，然后尽量在[最小间隔，最大间隔]的范围内安排下一个窗口；③观测意图为搜索跟踪、识别确认时，对于时间相近的窗口选择其中对目标潜在区域覆盖率最大的；④每个观测窗口需要唯一一个数传弧段匹配，每次观测后尽早将数据分发传输给需求方。
本申请实施例的任务跟踪包括：在筹划方案生成后即可分配给各星进行执行，在执行环节需要经历单行自主任务规划、实施观测、星上处理、实施数传等环节，为了提高快速响应能力，需要不断的监视方案的执行状态，包括：执行失败、目标捕获失败、目标位置更新等，快速生成新的观测需求，直到方案执行成功或者到达需求截至时刻。
图3为本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划装置的组成结构示意图，如图3所示，本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划装置包括：
获取单元30，用于获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；
解译生成单元31，用于根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；
合并单元32，用于基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；
选择执行单元33，用于根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
跟踪监视单元34，用于跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。
在图2所示的遥感卫星自主任务筹划装置的基础上，本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划装置还包括：
存储单元(图中未示出)，用于存储观测意图与载荷要求的对应关系表；
查找单元(图中未示出)，用于根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；
计算单元(图中未示出)，用于计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；
剔除单元(图中未示出)，用于在观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；以及，计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WSi，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。
在图2所示的遥感卫星自主任务筹划装置的基础上，本申请实施例的遥感卫星自主任务筹划装置还包括：
判断单元(图中未示出)，用于基于所述存储单元所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务窗口wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。
上述合并单元32还用于从Wtarget中删除满足合并条件的wi，将wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值。
具体地，将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级较低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；其中，p为正整数；从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；直到需求截至时刻，将所查找出的监视周期的窗口作为优选结果。
将Wtarget中窗口从早到晚排序，顺序轮询每个窗口wi，判断在[wi-△tmin,wi+△tmin]范围内是否存在窗口wk，删除其中与目标的潜在区域R覆盖率较低的窗口；顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi加入所述优选结果。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种遥感卫星自主任务筹划方法，其特征在于，所述方法包括：
星载计算机获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；
所述星载计算机根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；
所述星载计算机根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
所述星载计算机跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻；
所述将相似的任务进行合并，包括：从Wtarget中删除满足合并条件的每个窗口wi，将待执行任务wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值；以及，所述方法还包括：将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；其中，p为正整数，△tmax为最大访问间隔，△tmin为最小访问间隔；从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；直到需求截至时刻，将所查找出的监视周期的窗口作为结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星载计算机中存储观测意图与载荷要求的对应关系表；所述方法还包括：
所述星载计算机根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；
计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；
观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；
计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WS，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述星载计算机基于所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将Wtarget中窗口从早到晚排序，顺序轮询每个窗口wi，判断在[wi-△tmin, wi+△tmin]范围内是否存在窗口wk，删除其中与目标的潜在区域R覆盖率低的窗口；
顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级低则将wi删除，否则将wi加入所述结果。
5.一种遥感卫星自主任务筹划装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；
解译生成单元，用于根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；
合并单元，用于基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；
选择执行单元，用于根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
跟踪监视单元，用于跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻；
所述合并单元，将相似的任务进行合并，还用于从Wtarget中删除满足合并条件的每个窗口wi，将待执行任务wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值；以及，还用于将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；其中，p为正整数，△tmax为最大访问间隔，△tmin为最小访问间隔；从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；直到需求截至时刻，将所查找出的监视周期的窗口作为结果。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
存储单元，用于存储观测意图与载荷要求的对应关系表；
查找单元，用于根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；
计算单元，用于计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；
剔除单元，用于在观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；以及，计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WS，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
判断单元，用于基于所述存储单元所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。
CN201910979287.XA 2019-10-15 2019-10-15 一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置 Active CN110795214B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910979287.XA CN110795214B (zh) 2019-10-15 2019-10-15 一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910979287.XA CN110795214B (zh) 2019-10-15 2019-10-15 一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110795214A CN110795214A (zh) 2020-02-14
CN110795214B true CN110795214B (zh) 2022-08-09

Family

ID=69440433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910979287.XA Active CN110795214B (zh) 2019-10-15 2019-10-15 一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110795214B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111367670B (zh) * 2020-03-03 2024-04-16 北京市遥感信息研究所 遥感卫星地面站网资源申请方法及系统
CN111912412B (zh) * 2020-06-05 2021-04-23 中国空间技术研究院 面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法及装置
CN111950874B (zh) * 2020-07-30 2023-12-12 上海卫星工程研究所 卫星自主任务规划星载知识库设计方法及系统
CN111967734B (zh) * 2020-07-30 2023-08-25 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 微纳遥感网对地观测需求筹划方法
CN112529322B (zh) * 2020-12-18 2023-12-29 航天恒星科技有限公司 一种多目标优化的卫星联合任务筹划方法
CN113221389B (zh) * 2021-06-17 2023-08-08 中国人民解放军火箭军工程大学 一种飞行器发射时间筹划方法及系统
CN113610341A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 中国资源卫星应用中心 一种遥感卫星传感器规划服务方法、装置、设备及介质
CN113678151B (zh) * 2021-07-12 2024-03-26 中国科学院微小卫星创新研究院 一种碳卫星的自主任务规划方法
CN113703009B (zh) * 2021-07-30 2022-03-25 中国人民解放军91977部队 一种卫星探测海上目标能力评估系统及方法
CN113962525A (zh) * 2021-09-23 2022-01-21 北京市遥感信息研究所 一种基于可配置准则的遥感卫星任务决策方法
CN114035913A (zh) * 2021-10-18 2022-02-11 南京航空航天大学 一种卫星多目标重复观测任务规划方法及终端
CN114443648B (zh) * 2021-12-29 2022-11-29 中科星通(廊坊)信息技术有限公司 一种卫星遥感数据的智能检索方法
CN114492210B (zh) * 2022-04-13 2022-07-19 潍坊绘圆地理信息有限公司 一种高光谱卫星星载数据智能解译系统及其实现方法
CN114943421A (zh) * 2022-04-25 2022-08-26 航天宏图信息技术股份有限公司 多类卫星协同任务筹划方法、装置、电子设备及存储介质
CN115343735B (zh) * 2022-10-14 2022-12-20 北京航天驭星科技有限公司 卫星测站跟踪系统及其计算方法、装置和存储介质
CN116501826B (zh) * 2023-06-05 2023-09-12 中国人民解放军国防科技大学 一种卫星观测任务自主生成方法、系统及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105095643A (zh) * 2015-06-15 2015-11-25 中国人民解放军国防科学技术大学 面向动态环境的成像卫星自主任务规划方法
CN106156944A (zh) * 2016-06-23 2016-11-23 湖南普天科技集团有限公司 面向应用场景的卫星对地观测需求筹划方法
CN109214564A (zh) * 2018-08-30 2019-01-15 北京控制工程研究所 一种具有多种规划模式的对地遥感卫星自主任务规划方法
CN109507665A (zh) * 2018-10-30 2019-03-22 北京空间飞行器总体设计部 一种基于星载ais实时信息引导的星上自主成像方法
CN109741837A (zh) * 2018-12-24 2019-05-10 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种星上自主成像任务规划系统
CN109919378A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 合肥工业大学 一种卫星星载自主规划系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3311195A4 (en) * 2015-06-16 2018-09-12 King Abdulaziz City for Science and Technology Systems and methods for remote sensing of the earth from space

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105095643A (zh) * 2015-06-15 2015-11-25 中国人民解放军国防科学技术大学 面向动态环境的成像卫星自主任务规划方法
CN106156944A (zh) * 2016-06-23 2016-11-23 湖南普天科技集团有限公司 面向应用场景的卫星对地观测需求筹划方法
CN109214564A (zh) * 2018-08-30 2019-01-15 北京控制工程研究所 一种具有多种规划模式的对地遥感卫星自主任务规划方法
CN109507665A (zh) * 2018-10-30 2019-03-22 北京空间飞行器总体设计部 一种基于星载ais实时信息引导的星上自主成像方法
CN109741837A (zh) * 2018-12-24 2019-05-10 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种星上自主成像任务规划系统
CN109919378A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 合肥工业大学 一种卫星星载自主规划系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110795214A (zh) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110795214B (zh) 一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置
JP4926958B2 (ja) 複数の分散エレメントによる自動探索システム
SanMiguel et al. Self-reconfigurable smart camera networks
US20160247106A1 (en) Managing a fleet of autonomous electric vehicles for on-demand transportation and ancillary services to electrical grid
US7508335B2 (en) Multiple sensor processing
CN111006669B (zh) 一种无人机系统任务协同及路径规划方法
CN108803667A (zh) 一种无人机协同监测与跟踪方法
US9608325B2 (en) Dynamic resource allocation in a multi-role or multi-function system
CN111694842A (zh) 一种基于区块链的星群智能协同运控方法及系统
CN109714097A (zh) 一种卫星资源跨域协同调度系统
CN113313414A (zh) 一种多类异构遥感平台任务协同规划方法
Kalyaev et al. A novel method for distribution of goals among UAVs for oil field monitoring
CN116541797A (zh) 一种基于强化学习和效能评估的多资源任务规划方法及系统
CN117236833A (zh) 一种基于无人车的集群配送调度方法及相关产品
WO2023046174A1 (zh) 无人机实时目标追踪方法、装置、设备及存储介质
CN113179122B (zh) 一种卫星调度系统
CN112529322B (zh) 一种多目标优化的卫星联合任务筹划方法
CN116187637A (zh) 多星测控资源调度方法、装置及计算机可读储存介质
JP6857265B2 (ja) 電気車両運転管理装置
CN113721243A (zh) 一种高轨雷达卫星高精度协同照射方法
Liu et al. Parameter dynamic selection method of multi-uav cooperative search based on expert system
Zhang et al. The Application of Multiple Ant Colony Algorithm to Cooperative Task Allocation in UUVs Swarm
Stottler Automatic, intelligent commercial SSA sensor scheduling
Frey Autonomy and Collaboration in a Network of Layered Sensors
CN115358632A (zh) 一种星地一体化开放性协同调度系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant