CN111950121A - 卫星任务归并方法和系统 - Google Patents

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CN111950121A CN202010650502.4A CN202010650502A CN111950121A CN 111950121 A CN111950121 A CN 111950121A CN 202010650502 A CN202010650502 A CN 202010650502A CN 111950121 A CN111950121 A CN 111950121A
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任送莲
胡笑旋
马华伟
夏维
罗贺
王国强
唐奕城
唐晓茜
张歆悦
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Abstract

本发明提供一种卫星任务归并方法和系统，涉及卫星调度领域。包括以下步骤：获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；基于观测时间窗和观测收益获取每个元任务的选择成本；基于选择成本获取元任务‑观测时间窗映射集合；基于元任务‑观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。本发明降低了卫星选择观测时间窗时的复杂度，同时提高了卫星的观测收益。

Description

卫星任务归并方法和系统
技术领域
本发明涉及卫星调度技术领域，具体涉及一种卫星任务归并方法和系统。
背景技术
随着科技的发展，人们对于航空航天领域不断的进行探索和开发，各种飞行器和卫星被制造并广泛应用于各种领域，例如通过卫星对地面进行监测。由于卫星数量的增加以及卫星绕地多圈次飞行，同一目标任务有多个观测机会，给任务分配合适的观测机会可以增大总体观测收益，但复杂性极高。此外，相比于庞大的用户需求，卫星资源处于极度稀缺状态，因此利用多颗卫星实现多任务观测获取最大化观测收益是当前的一大研究热点。
现有技术一般将多个任务需求发射到卫星中，对于同一个目标任务，依据任务唯一性约束选择卫星对其观测。对于多个目标任务，卫星绕地飞行时不断旋转传感器角度，每个传感器角度对应观测一个任务，实现对多任务的观测。
然而本申请的发明人发现，根据任务唯一性约束选择卫星对其观测，复杂性高且无法保证收益最大化。此外，如果任务间存在时间窗交叉或者姿态转换时间不够充足的情况，卫星只能从中选择部分任务观测，减少了观测任务的数量，从而导致观测收益减少。即现有技术存在观测时间窗选择复杂度高且卫星观测收益低的缺点。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种卫星任务归并方法和系统，解决了现有技术存在的观测时间窗选择复杂度高且卫星观测收益低的技术问题。
(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：
本发明解决其技术问题所提供的一种卫星任务归并方法，所述归并方法由计算机执行，包括以下步骤：
获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；
基于所述观测时间窗和所述观测收益获取每个元任务的选择成本；
基于所述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；
基于所述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；
基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
优选的，所述每个元任务的选择成本的获取方法包括：
基于所述观测收益获取每个元任务的收益竞争度；
基于所述观测时间窗获取每个元任务在不同观测时间窗上的时间紧凑度；
基于所述每个元任务的收益竞争度和所述时间紧凑度获取每个元任务的选择成本。
优选的，所述每个元任务的收益竞争度的获取方法包括：
Figure BDA0002574761480000031
其中：
Figure BDA0002574761480000032
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的收益竞争度；
Figure BDA0002574761480000033
表示第x个元任务在第j颗卫星上的观测收益；
overlapped表示所有与第i个元任务存在时间窗交叉的元任务集合；
所述时间紧凑度的获取方法包括：
设定第i个元任务的观测时间窗个数为n，则时间紧凑度
Figure BDA0002574761480000034
且为整数；按照开始观测时间从前到后的顺序，为每个观测时间窗从大到小赋予时间紧凑度；
所述选择成本的获取方法包括：
Figure BDA0002574761480000035
其中：
Figure BDA0002574761480000036
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的选择成本；
Figure BDA0002574761480000037
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的时间紧凑度。
优选的，所述元任务-观测时间窗映射集合的获取方法包括：
统计每个元任务的选择成本，将选择成本最小值对应的观测时间窗留存，并删除其余所有的观测时间窗，得到元任务-观测时间窗映射对；
对所有的元任务执行上述操作，得到元任务-观测时间窗映射集合。
优选的，所述对单颗卫星上的所有元任务进行排序，包括：
按照任务开始时间的非降序顺序，对所述元任务-观测时间窗映射集合中每颗卫星的所有元任务进行排序；
所述基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，包括：
对于每颗卫星来说，按照排序顺序，将每个元任务A依次作为归并开始任务，将所述元任务A后的元任务B依次作为归并结束任务，提取所述元任务A到所述元任务B中间的所有元任务，得到若干个归并元任务；
判断所述若干个归并元任务是否同时满足角度有效性和开机有效性，若满足，则将所述若干个归并元任务进行归并，得到卫星归并任务。
优选的，所述角度有效性包括：卫星侧摆角度约束和归并元任务交叉角度约束；
所述卫星侧摆角度约束包括：
Figure BDA0002574761480000041
Figure BDA0002574761480000042
其中：
Figure BDA0002574761480000043
表示第j颗卫星的最小侧摆角度；
Figure BDA0002574761480000051
表示第j颗卫星的最大侧摆角度；
Figure BDA0002574761480000052
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最小观测角度；
Figure BDA0002574761480000053
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最大观测角度；
所述归并元任务交叉角度约束包括：
Figure BDA0002574761480000054
所述开机有效性为：
Figure BDA0002574761480000055
其中：
Figure BDA0002574761480000056
表示第j颗卫星上第m个归并元任务的开始观测时间；
Figure BDA0002574761480000057
表示第j颗卫星上第m个归并元任务的结束观测时间；
Δfj表示第j颗卫星的单次最长开机时间。
优选的，还包括：获取所述卫星归并任务的归并观测角度；
所述归并观测角度的获取方法包括：
设定多个归并元任务的观测角度交集为
Figure BDA0002574761480000058
其中：
Figure BDA0002574761480000059
表示多个归并元任务的观测角度交叉范围下限；
Figure BDA00025747614800000510
表示多个归并元任务的观测角度交叉范围上限；
Figure BDA00025747614800000511
表示卫星归并任务的归并观测角度；
当
Figure BDA00025747614800000512
时，
Figure BDA00025747614800000513
当
Figure BDA00025747614800000514
时，
Figure BDA00025747614800000515
当
Figure BDA0002574761480000061
时，
Figure BDA0002574761480000062
本发明解决其技术问题所提供的一种卫星任务归并系统，所述系统包括计算机，所述计算机包括：
至少一个存储单元；
至少一个处理单元；
其中，所述至少一个存储单元中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述至少一个处理单元加载并执行以实现以下步骤：
获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；
基于所述观测时间窗和所述观测收益获取每个元任务的选择成本；
基于所述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；
基于所述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；
基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
优选的，所述每个元任务的选择成本的获取方法包括：
基于所述观测收益获取每个元任务的收益竞争度；
基于所述观测时间窗获取每个元任务在不同观测时间窗上的时间紧凑度；
基于所述每个元任务的收益竞争度和所述时间紧凑度获取每个元任务的选择成本。
优选的，所述对单颗卫星上的所有元任务进行排序，包括：
按照任务开始时间的非降序顺序，对所述元任务-观测时间窗映射集合中每颗卫星的所有元任务进行排序；
所述基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，包括：
对于每颗卫星来说，按照排序顺序，将每个元任务A依次作为归并开始任务，将所述元任务A后的元任务B依次作为归并结束任务，提取所述元任务A到所述元任务B中间的所有元任务，得到若干个归并元任务；
判断所述若干个归并元任务是否同时满足角度有效性和开机有效性，若满足，则将所述若干个归并元任务进行归并，得到卫星归并任务。
(三)有益效果
本发明提供了一种卫星任务归并方法和系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明通过获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；基于观测时间窗和观测收益获取每个元任务的选择成本；基于选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；基于元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。本发明针对多颗卫星的多个任务进行了分配、归并再观测，能够有效降低卫星选择观测时间窗时的复杂度，保证收益最大化；且有效减少了卫星姿态转换次数，增加观测任务的数量，从而提高了卫星的观测收益。
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为本发明实施例所提供的卫星任务归并方法的整体流程图。
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，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作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。
本申请实施例通过提供一种卫星任务归并方法和系统，解决了现有技术卫星观测收益低问题，实现卫星观测收益的提高。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例通过获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；基于观测时间窗和观测收益获取每个元任务的选择成本；基于选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；基于元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。本发明实施例针对多颗卫星的多个任务进行了分配、归并再观测，能够有效降低卫星选择观测时间窗时的复杂度，保证收益最大化；且有效减少了卫星姿态转换次数，增加观测任务的数量，从而提高了卫星的观测收益。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本发明实施例提供了一种卫星任务归并方法，该方法由计算机执行，如图1所示，包括以下步骤：
S1、获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；
S2、基于上述观测时间窗和上述观测收益获取每个元任务的选择成本；
S3、基于上述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；
S4、基于上述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；
S5、基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
本发明实施例通过获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；基于观测时间窗和观测收益获取每个元任务的选择成本；基于选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；基于元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。本发明实施例针对多颗卫星的多个任务进行了分配、归并再观测，能够有效降低卫星选择观测时间窗时的复杂度，保证收益最大化；且有效减少了卫星姿态转换次数，增加观测任务的数量，从而提高了卫星的观测收益。
下面对各步骤进行具体分析。
在步骤S1中，获取所有元任务的观测时间窗和观测收益。
常规情况下，单颗卫星会绕地球飞行多个圈次，对同一目标任务而言，在不同卫星的不同圈次上会有多个观测机会，我们将一个观测机会称为一个观测时间窗，即一个元任务有多个观测时间窗。
具体的，任务的观测时间窗和观测收益都是通过STK软件获得，STK软件是一种模拟卫星观测任务的软件，输入相关参数到软件就可以获得我们所需要的卫星和任务属性。
在步骤S2中，基于上述观测时间窗和上述观测收益获取每个元任务的选择成本。
需要说明的是，本发明实施例综合考虑两个因素，收益竞争度
Figure BDA0002574761480000101
和时间紧凑度
Figure BDA0002574761480000102
以最大化观测收益为原则设计一种启发式信息对任务时间窗进行有效删减。
本发明实施例设定
Figure BDA0002574761480000103
表示第i个元任务在第j颗卫星上第w个观测时间窗，
Figure BDA0002574761480000104
表示与
Figure BDA0002574761480000105
有时间交叉的所有任务观测收益的累加，获得选定观测任务的同时放弃其余的任务收益越少，即
Figure BDA0002574761480000106
越小，意味着后期卫星有更大的概率选择观测收益大的任务，增大总体观测收益。
Figure BDA0002574761480000107
表示
Figure BDA0002574761480000108
的时间紧凑度，选中观测的任务开始时间越早，说明任务在观测时间上越紧凑，为该时间窗赋予更大的权重能够有效增加观测任务数量，增大总体观测收益。因此，对单个元任务而言，仅仅保留收益竞争度与时间紧凑度比值最小的观测时间窗参与任务归并。
具体的，每个元任务的选择成本的获取方法包括：
S201、基于上述观测收益获取每个元任务的收益竞争度。包括：
Figure BDA0002574761480000111
其中：
Figure BDA0002574761480000112
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的收益竞争度；
Figure BDA0002574761480000113
表示第x个元任务在第j颗卫星上的观测收益；
overlapped表示所有与第i个元任务存在时间窗交叉的元任务集合。
S202、基于上述观测时间窗获取每个元任务在不同观测时间窗上的时间紧凑度。包括：
设定第i个元任务的观测时间窗个数为n，则时间紧凑度
Figure BDA0002574761480000114
且为整数；按照开始观测时间从前到后的顺序，为每个观测时间窗从大到小赋予时间紧凑度。
例如：第i个元任务的观测时间窗个数为5，定义
Figure BDA0002574761480000115
为开始观测时间最早的时间窗赋予时间紧凑度5，以此类推，剩余四个分别为4、3、2、1，其中开始观测时间最迟的时间窗赋予时间紧凑度1。
S203、基于上述每个元任务的收益竞争度和上述时间紧凑度获取每个元任务的选择成本。包括：
Figure BDA0002574761480000116
其中：
Figure BDA0002574761480000121
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的选择成本；
Figure BDA0002574761480000122
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的时间紧凑度。
在步骤S3中，基于上述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合。
具体的，统计每个元任务的选择成本，将选择成本最小值对应的观测时间窗留存，并删除其余所有的观测时间窗，得到元任务-观测时间窗映射对。
对所有的元任务执行上述操作，得到元任务-观测时间窗映射集合。
在步骤S4中，基于上述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星的所有元任务进行排序。
本发明实施例按照任务开始时间的非降序顺序对上述元任务-观测时间窗映射集合中的每颗卫星的所有元任务进行排序。
具体的，基于一对一映射集合，将第j颗卫星单圈次上q个元任务按开始时间非降序顺序排列，即
Figure BDA0002574761480000123
并对其进行标记，符号为
Figure BDA0002574761480000124
Figure BDA0002574761480000125
表示
Figure BDA0002574761480000126
的开始观测时间。
在步骤S5中，基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
具体的，包括以下步骤：
对于单颗卫星来说，按照排序顺序，将每个元任务A依次作为归并开始任务，将上述元任务A后的元任务B依次作为归并结束任务，提取上述元任务A到上述元任务B中间的所有元任务，得到若干个归并元任务。
例如：假定第j颗卫星上有三个按照开始时间非降序顺序排列的元任务，则所有可能的归并方式为：
Figure BDA0002574761480000131
归并；
Figure BDA0002574761480000132
归并；
Figure BDA0002574761480000133
归并。但不将
Figure BDA0002574761480000134
列为归并范围。
判断上述若干个归并元任务是否同时满足角度有效性和开机有效性，若满足，则将上述若干个归并元任务进行归并，得到卫星归并任务。
具体的，角度有效性包括：卫星侧摆角度约束和归并元任务交叉角度约束。其中角度有效性包括两个方面：一是卫星最大最小侧摆角度的检验。二是归并元任务交叉角度的检验。
其中，卫星侧摆角度约束为：
Figure BDA0002574761480000135
Figure BDA0002574761480000136
其中：
Figure BDA0002574761480000137
表示第j颗卫星的最小侧摆角度；
Figure BDA0002574761480000138
表示第j颗卫星的最大侧摆角度；
Figure BDA0002574761480000139
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最小观测角度；
Figure BDA00025747614800001310
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最大观测角度。
具体的，卫星最大最小侧摆角度的检验指的是尝试归并的所有元任务在满足成像分辨率要求下的最大最小观测角度不能超过卫星最大最小侧摆角度。设
Figure BDA0002574761480000141
分别表示第j颗卫星的最小和最大侧摆角度，对任一尝试归并的元任务i，必须满足
Figure BDA0002574761480000142
且
Figure BDA0002574761480000143
如果存在某个元任务不符合上述临界条件，则将该元任务从尝试归并的任务中剔除，对其余元任务进行交叉角度的检验。
归并元任务交叉角度的检验指的是参与归并的元任务的观测角度之间必须存在交集，即归并元任务交叉角度约束为：
Figure BDA0002574761480000144
其中：
Figure BDA0002574761480000145
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最小观测角度；
Figure BDA0002574761480000146
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最大观测角度。
开机有效性为：
多个元任务的总观测时间长度小于卫星一次开机时间长度，即一个归并任务不能在两次开机中完成观测。
具体的，开机有效性的公式为：
Figure BDA0002574761480000147
其中：
Figure BDA0002574761480000148
表示第j颗卫星上第m个归并元任务的开始观测时间；
Figure BDA0002574761480000149
表示第j颗卫星上第m个归并元任务的结束观测时间；
Δfj表示第j颗卫星的单次最长开机时间。
在本发明实施例中，还包括：
S6、计算上述卫星归并任务的归并观测角度。
具体的，归并观测角度的获取方法为：
本发明实施例设定多个归并元任务的观测角度交集为：
Figure BDA0002574761480000151
其中：
Figure BDA0002574761480000152
表示多个归并元任务的观测角度交叉范围下限；
Figure BDA0002574761480000153
表示多个归并元任务的观测角度交叉范围上限；
Figure BDA0002574761480000154
表示卫星归并任务的归并观测角度。
当
Figure BDA0002574761480000155
时，
Figure BDA0002574761480000156
当
Figure BDA0002574761480000157
时，
Figure BDA0002574761480000158
当
Figure BDA0002574761480000159
时，
Figure BDA00025747614800001510
需要说明的是，归并观测角度是卫星归并任务的一个重要属性。当卫星实际观测归并任务时，归并观测角度决定了传感器的侧摆角度。在对任务归并之前，卫星采取单任务观测模式，此时每个任务对应一个最佳观测角度，卫星通过每个任务的最佳观测角度分别对任务进行观测。在任务归并之后，多个任务构成了一个卫星归并任务，此时卫星对归并任务进行观测时，必须给定一个综合的观测角度，即归并观测角度，此时传感器转到特定的归并观测角度并观测归并任务进而成像。本发明实施例提供了上述的计算方法用于获取归并观测角度，可保证综合成像分辨率最高。
本发明实施例还提供了一种卫星任务归并系统，上述系统包括计算机，上述计算机包括：
至少一个存储单元；
至少一个处理单元；
其中，上述至少一个存储单元中存储有至少一条指令，上述至少一条指令由上述至少一个处理单元加载并执行以实现以下步骤：
S1、获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；
S2、基于上述观测时间窗和上述观测收益获取每个元任务的选择成本；
S3、基于上述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；
S4、基于上述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；
S5、基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
可理解的是，本发明实施例提供的上述归并系统与上述归并方法相对应，其有关内容的解释、举例、有益效果等部分可以参考卫星任务归并方法中的相应内容，此处不再赘述。
综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
1、本发明实施例通过获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；基于观测时间窗和观测收益获取每个元任务的选择成本；基于选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；基于元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。本发明实施例针对多个卫星的多个任务进行了分配、归并再观测，能够有效降低卫星选择观测时间窗时的复杂度，保证收益最大化；且有效减少了卫星姿态转换次数，增加观测任务的数量，从而提高了卫星的观测收益。
2、本发明实施例保证了观测相同数量的任务时减少了卫星姿态转换次数。单一观测方式下卫星传感器在同一偏转角度内只能观测一个任务，对于多个满足归并观测条件的任务，单一观测方式下需要旋转传感器多次，而归并观测时只需要旋转一次传感器，对于侧摆能力有限的卫星，本发明实施例通过对方法更加适合。
需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
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 (10)

1.一种卫星任务归并方法，其特征在于，所述归并方法由计算机执行，包括以下步骤：
获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；
基于所述观测时间窗和所述观测收益获取每个元任务的选择成本；
基于所述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；
基于所述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；
基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
2.如权利要求1所述的归并方法，其特征在于，所述每个元任务的选择成本的获取方法包括：
基于所述观测收益获取每个元任务的收益竞争度；
基于所述观测时间窗获取每个元任务在不同观测时间窗上的时间紧凑度；
基于所述每个元任务的收益竞争度和所述时间紧凑度获取每个元任务的选择成本。
3.如权利要求2所述的归并方法，其特征在于，所述每个元任务的收益竞争度的获取方法包括：
Figure FDA0002574761470000011
其中：
Figure FDA0002574761470000012
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的收益竞争度；
Figure FDA0002574761470000021
表示第x个元任务在第j颗卫星上的观测收益；
overlapped表示所有与第i个元任务存在时间窗交叉的元任务集合；
所述时间紧凑度的获取方法包括：
设定第i个元任务的观测时间窗个数为n，则时间紧凑度
Figure FDA0002574761470000022
且为整数；按照开始观测时间从前到后的顺序，为每个观测时间窗从大到小赋予时间紧凑度；
所述选择成本的获取方法包括：
Figure FDA0002574761470000023
其中：
Figure FDA0002574761470000024
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的选择成本；
Figure FDA0002574761470000025
表示第i个元任务在第j颗卫星的第w个观测时间窗上的时间紧凑度。
4.如权利要求1所述的归并方法，其特征在于，所述元任务-观测时间窗映射集合的获取方法包括：
统计每个元任务的选择成本，将选择成本最小值对应的观测时间窗留存，并删除其余所有的观测时间窗，得到元任务-观测时间窗映射对；
对所有的元任务执行上述操作，得到元任务-观测时间窗映射集合。
5.如权利要求1所述的归并方法，其特征在于，所述对单颗卫星上的所有元任务进行排序，包括：
按照任务开始时间的非降序顺序，对所述元任务-观测时间窗映射集合中每颗卫星的所有元任务进行排序；
所述基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，包括：
对于每颗卫星来说，按照排序顺序，将每个元任务A依次作为归并开始任务，将所述元任务A后的元任务B依次作为归并结束任务，提取所述元任务A到所述元任务B中间的所有元任务，得到若干个归并元任务；
判断所述若干个归并元任务是否同时满足角度有效性和开机有效性，若满足，则将所述若干个归并元任务进行归并，得到卫星归并任务。
6.如权利要求5所述的归并方法，其特征在于，所述角度有效性包括：卫星侧摆角度约束和归并元任务交叉角度约束；
所述卫星侧摆角度约束包括：
Figure FDA0002574761470000031
Figure FDA0002574761470000032
其中：
Figure FDA0002574761470000033
表示第j颗卫星的最小侧摆角度；
Figure FDA0002574761470000034
表示第j颗卫星的最大侧摆角度；
Figure FDA0002574761470000035
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最小观测角度；
Figure FDA0002574761470000036
表示第j颗卫星的第w个时间窗上第m个归并元任务满足图像分辨率的最大观测角度；
所述归并元任务交叉角度约束包括：
Figure FDA0002574761470000041
所述开机有效性为：
Figure FDA0002574761470000042
其中：
Figure FDA0002574761470000043
表示第j颗卫星上第m个归并元任务的开始观测时间；
Figure FDA0002574761470000044
表示第j颗卫星上第m个归并元任务的结束观测时间；
Δfj表示第j颗卫星的单次最长开机时间。
7.如权利要求6所述的归并方法，其特征在于，还包括：获取所述卫星归并任务的归并观测角度；
所述归并观测角度的获取方法包括：
设定多个归并元任务的观测角度交集为
Figure FDA0002574761470000045
其中：
Figure FDA0002574761470000046
表示多个归并元任务的观测角度交叉范围下限；
Figure FDA0002574761470000047
表示多个归并元任务的观测角度交叉范围上限；
Figure FDA0002574761470000048
表示卫星归并任务的归并观测角度；
当
Figure FDA0002574761470000049
时，
Figure FDA00025747614700000410
当
Figure FDA00025747614700000411
时，
Figure FDA00025747614700000412
当
Figure FDA00025747614700000413
时，
Figure FDA00025747614700000414
8.一种卫星任务归并系统，其特征在于，所述系统包括计算机，所述计算机包括：
至少一个存储单元；
至少一个处理单元；
其中，所述至少一个存储单元中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述至少一个处理单元加载并执行以实现以下步骤：
获取所有元任务的观测时间窗和观测收益；
基于所述观测时间窗和所述观测收益获取每个元任务的选择成本；
基于所述选择成本获取元任务-观测时间窗映射集合；
基于所述元任务-观测时间窗映射集合对单颗卫星上的所有元任务进行排序；
基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，得到卫星归并任务。
9.如权利要求8所述的归并系统，其特征在于，所述每个元任务的选择成本的获取方法包括：
基于所述观测收益获取每个元任务的收益竞争度；
基于所述观测时间窗获取每个元任务在不同观测时间窗上的时间紧凑度；
基于所述每个元任务的收益竞争度和所述时间紧凑度获取每个元任务的选择成本。
10.如权利要求8所述的归并系统，其特征在于，所述对单颗卫星上的所有元任务进行排序，包括：
按照任务开始时间的非降序顺序，对所述元任务-观测时间窗映射集合中每颗卫星的所有元任务进行排序；
所述基于预设的按序归并原则对排序后的单颗卫星上的所有元任务进行归并，包括：
对于每颗卫星来说，按照排序顺序，将每个元任务A依次作为归并开始任务，将所述元任务A后的元任务B依次作为归并结束任务，提取所述元任务A到所述元任务B中间的所有元任务，得到若干个归并元任务；
判断所述若干个归并元任务是否同时满足角度有效性和开机有效性，若满足，则将所述若干个归并元任务进行归并，得到卫星归并任务。
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