CN113269386A - 基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统 - Google Patents

基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113269386A
CN113269386A CN202110230358.3A CN202110230358A CN113269386A CN 113269386 A CN113269386 A CN 113269386A CN 202110230358 A CN202110230358 A CN 202110230358A CN 113269386 A CN113269386 A CN 113269386A
Authority
CN
China
Prior art keywords
task
emergency
imaging
time window
representing
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.)
Granted
Application number
CN202110230358.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113269386B (zh
Inventor
杨斌
徐崇彦
夏维
汤航
胡笑旋
孙海权
张丽霞
刘光辉
刘翔春
赵玉春
滕伟
黄学智
毕研鹏
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.)
Hefei University of Technology
Beijing Institute of Remote Sensing Information
Original Assignee
Hefei University of Technology
Beijing Institute of Remote Sensing Information
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 Hefei University of Technology, Beijing Institute of Remote Sensing Information filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN202110230358.3A priority Critical patent/CN113269386B/zh
Publication of CN113269386A publication Critical patent/CN113269386A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113269386B publication Critical patent/CN113269386B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G06Q10/06311—Scheduling, planning or task assignment for a person or group
    • 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
    • G06F9/50—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU]
    • G06F9/5005—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request
    • G06F9/5027—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request the resource being a machine, e.g. CPUs, Servers, Terminals
    • 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
    • G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
    • 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

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统，涉及成像卫星任务规划技术领域。本发明能够在规划方案中寻找应急任务的冲突，在满足合成约束情况下，将选取的应急任务与规划方案中冲突进行任务合成，减少成像卫星进行任务成像时的机动和开机次数，以及成像结束时的关机次数，提高应急任务完成机会，进而提高应急任务规划的效果，当不存在满足合成约束条件时，执行应急任务插入策略，能够在应急任务存在较多冲突时，将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，通过合成观测减少成像卫星成像时间，提高成像卫星资源利用效率，为后续应急任务安排保留更多空闲成像时段。

Description

基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统
技术领域
本发明涉及成像卫星任务规划技术领域，具体涉及一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统。
背景技术
在成像卫星运行方案中，任务常常处于饱满状态，难以找到应急任务可插入的空闲时段，应急任务规划是一个过渡订购问题。
现有应急任务规划方法大多集中离线任务合成，即先进行任务合成，再进行任务规划。
现有应急任务规划技术存在一些不足，应急任务插入时间窗选择的灵活性差；在进行应急任务插入没有综合考虑任务权值和时间窗数量属性，造成较多先规划应急任务导致后续待插入应急任务无法规划的现象；在任务合成时没有选择出最合适的合成位置，占用较多的卫星资源，最终导致应急任务规划的效果较差。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统，解决了现有应急任务规划技术的规划效果差的问题。
(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：
第一方面，提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，该方法包括：
S1、获取规划信息；
S2、按紧急程度对应急任务集合中的应急任务排序；
S3、从应急任务集合中遍历选取应急任务；
S4、对选取的应急任务的所有可见时间窗的合成优先度进行排序；
S5、遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断可见时间窗中是否存在满足合成约束的位置；
若是，将选取的应急任务与所述满足合成约束的位置上的已规划任务进行合成，再执行S8；
否则，执行S6；
S6、遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断是否所有可见时间窗均存在冲突；
若是，执行S7；
否则，直接将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
S7、判断是否存在权值比选取的应急任务小的冲突；
若是，删除冲突，再将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
否则，直接执行S8；
S8、判断应急任务集合是否遍历完成，若是，输出当前的规划方案，否则，返回S3。
进一步的，所述规划信息包括：
成像卫星集合
Figure BDA0002958905930000021
成像卫星数量Ns，成像卫星sj单次最大开机时间Δtj；
成像卫星sj的侧摆方向上的视场角ΔVj；
已规划任务集合DT；已规划任务数量NDT；
应急任务集合AT；应急任务数量NAT；
任务ti的可见时间窗
Figure BDA0002958905930000022
可见时间窗的数目
Figure BDA0002958905930000023
任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间
Figure BDA0002958905930000024
和结束时间
Figure BDA0002958905930000025
已规划任务集合中任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗内的观测开始时间
Figure BDA0002958905930000031
和观测结束时间
Figure BDA0002958905930000032
应急任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗的冲突集合
Figure BDA0002958905930000033
任务ti的权值tvi；
任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗理想观测侧摆角度
Figure BDA0002958905930000034
进一步的，所述紧急程度δi计算公式如下：
Figure BDA0002958905930000035
其中，
tvi表示任务ti的权值；
Figure BDA0002958905930000036
表示任务ti的可见时间窗数目；
ti'∈DT∪AT表示第i'个任务。
进一步的，所述合成优先度
Figure BDA0002958905930000037
的计算公式如下：
Figure BDA0002958905930000038
其中，
Figure BDA0002958905930000039
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间；
Figure BDA00029589059300000310
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗结束时间；
Figure BDA00029589059300000311
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗内的观测开始时间；
Figure BDA00029589059300000312
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗内的观测结束时间；
di表示任务ti观测持续时间，每个任务观测持续时间相等；
Figure BDA00029589059300000313
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上的第a'个可见时间窗；
Figure BDA00029589059300000314
表示应急任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗的冲突集合。
进一步的，所述合成约束包括：
角度约束:成像卫星对多个目标的观测角度必须在一定范围内,即它们在成像卫星轨迹法线方向上的距离必须在遥感器的单个视场宽度内，即
Figure BDA0002958905930000041
其中，
Figure BDA0002958905930000042
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗理想观测侧摆角度，即任务ti位于观测条带中心线上；
Figure BDA0002958905930000043
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗理想观测侧摆角度；
ΔVj表示成像卫星sj的侧摆方向上的视场角；
时间约束:应急任务的可见时间窗与规划方案中任务的观测时间窗必须有时间重叠且必须在一定时间范围内，即
Figure BDA0002958905930000044
其中，
Figure BDA0002958905930000045
是已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上的观测开始时间和结束时间；
Figure BDA0002958905930000046
是应急任务ti在成像卫星sj上的第a个可见时间窗；
di表示任务ti观测持续时间，每个任务观测持续时间相等；
Figure BDA0002958905930000047
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间；
Figure BDA0002958905930000048
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗结束时间；
Figure BDA0002958905930000049
表示初始任务规划方案中任务ti'在成像卫星sj上的观测结束时间；
Figure BDA00029589059300000410
表示初始任务规划方案中任务ti'在成像卫星sj上的观测开始时间；
Δtj是成像卫星sj单次最大开机时间。
进一步的，所述选取的应急任务ti与方案中任务ti'进行合成后的观测时间窗和侧摆角分别为：
(1)如果
Figure BDA00029589059300000411
Figure BDA0002958905930000051
(2)如果
Figure BDA0002958905930000052
Figure BDA0002958905930000053
(3)如果
Figure BDA0002958905930000054
且
Figure BDA0002958905930000055
Figure BDA0002958905930000056
其中，
Figure BDA0002958905930000057
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的观测开始时间；
Figure BDA0002958905930000058
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的观测结束时间；
Figure BDA0002958905930000059
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的实际观测侧摆角度。
第二方面，提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明能够在规划方案中寻找应急任务的冲突，在满足合成约束情况下，将选取的应急任务与规划方案中冲突进行任务合成，减少成像卫星进行任务成像时的机动和开机次数，以及成像结束时的关机次数，增加应急任务完成机会，进而提高应急任务规划的效果，当不存在满足合成约束条件时，执行应急任务插入策略，能够在应急任务存在较多冲突时，将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置。通过合成观测减少成像卫星成像时间，提高成像卫星资源利用效率，为后续应急任务安排保留更多空闲成像时段。
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为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例的任务的冲突集合的示意图；
图3为本发明实施例的任务合成过程的示意图；
图4为本发明实施例的任务插入过程的示意图；
图5为本发明实施例的任务删除过程的示意图。
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，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基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统，解决了现有应急任务规划技术的规划效果差的问题，实现提高应急任务规划效果的目的。
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：
针对成像卫星任务规划方案中，任务常常处于饱和状态，难以找到空闲时段将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置问题，设计一种应急任务合成策略，能够在规划方案中寻找应急任务的冲突，在满足合成约束情况下，将选取的应急任务与规划方案中冲突进行任务合成，减少成像卫星进行任务成像时的机动和开机次数，以及成像结束时的关机次数，增加应急任务完成机会。
针对应急任务集合中先规划应急任务导致后续待将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置无法规划的问题，设计了一种应急任务紧急程度启发式因子，综合考虑应急任务权值和可见时间窗数目，赋予应急任务权值较大和可见时间窗数目较少的任务较大紧急值，指导规划先安排高权值和少插入机会的应急任务，提高后续应急任务规划机会。
面向任务多可见时间窗特性，设计一种应急任务的可见时间窗合成优先度启发式因子，针对每个可见时间窗，遍历其冲突，计算与冲突重叠部分的最大数值，并依此进行从高到低排序，保证后续进行合成策略操作时，优先选择与方案中冲突合成部分最多的位置进行任务插入，进一步降低成像卫星的成像时长。
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。
冲突任务是指致使待插入任务无法直接插入的任务。是它们的观测时间窗与待插入任务的可见时间窗有重叠的任务。
冲突是指冲突任务的组合，是删除一个冲突后就可以满足待插入任务的观测时长。
可见时间窗：成像卫星在围绕地球运转时，在任务位置上方附近时可以看见任务目标一段时间，这段可见时间称为可见时间窗。
观测时间窗：每个任务都有一个观测持续时间，在规划时，需要在可见时间窗内选择一个等长的时间段执行任务，这段时间称为观测时间窗。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，该方法由计算机执行，该方法包括S1-S8：
S1、获取规划信息；
S2、按紧急程度对应急任务集合中的应急任务排序；
S3、从应急任务集合中遍历选取应急任务；
S4、对选取的应急任务的所有可见时间窗的合成优先度进行排序；
S5、执行应急任务合成策略，包括：
遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断可见时间窗中是否存在满足合成约束的位置；
若是，将选取的应急任务与所述满足合成约束的位置上的已规划任务进行合成，再执行S8；
否则，执行S6，即执行应急任务插入策略；
S6、执行应急任务插入策略，包括：
遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断是否所有可见时间窗均存在冲突；
若是，执行S7，即执行应急任务删除策略；
否则，直接将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
S7、执行应急任务删除策略，包括：
判断是否存在权值比选取的应急任务小的冲突；
若是，删除冲突，再将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
否则，直接执行S8；
S8、判断应急任务集合是否遍历完成，若是，输出当前的规划方案，否则，返回S3。
本实施例的有益效果为：
本发明能够在规划方案中寻找应急任务的冲突，在满足合成约束情况下，将选取的应急任务与规划方案中冲突进行任务合成，减少成像卫星进行任务成像时的机动和开机次数，以及成像结束时的关机次数，增加应急任务完成机会，进而提高应急任务规划的效果，当不存在满足合成约束条件时，执行应急任务插入策略，能够在应急任务存在较多冲突时，将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，通过合成观测减少成像卫星成像时间，提高成像卫星资源利用效率，为后续应急任务安排保留更多空闲成像时段。
下面对本发明实施例的实现过程进行详细说明：
S1、获取规划信息，包括：
成像卫星集合
Figure BDA0002958905930000091
成像卫星数量Ns，
成像卫星sj的侧摆方向上的视场角ΔVj；
成像卫星sj单次最大开机时间Δtj；
已规划任务集合DT；已规划任务数量NDT；
应急任务集合AT；应急任务数量NAT；
任务ti的可见时间窗
Figure BDA0002958905930000092
可见时间窗的数目
Figure BDA0002958905930000093
任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间
Figure BDA0002958905930000094
和结束时间
Figure BDA0002958905930000095
已规划任务集合中任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗内的观测开始时间
Figure BDA0002958905930000096
和观测结束时间
Figure BDA0002958905930000097
应急任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗的冲突集合
Figure BDA0002958905930000098
任务ti的权值tvi。
任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗理想观测侧摆角度
Figure BDA0002958905930000099
S2、按紧急程度对应急任务集合中的应急任务排序，具体为：
计算每个应急任务ti的紧急程度δi，并按紧急程度δi值从高到低排序。能够使得可见时间窗数量较少和任务权值较大的应急任务尽早被安排；
紧急程度δi计算公式如下：
Figure BDA0002958905930000101
其中，
tvi表示任务ti的权值；
Figure BDA0002958905930000102
表示任务ti的可见时间窗数目；
ti'∈DT∪AT表示第i'个任务。
计算过程综合考虑任务权值和可见时间窗数目属性，在所有任务中计算最大任务权值和最大可见时间窗数目乘积，并将其作为分母，计算所有任务中最大可见时间窗数目和应急任务ti的可见时间窗数目差值，以此差值与应急任务ti的权值乘积作为分子，保证所有任务的紧急程度都小于等于1，并且紧急程度越高越紧急。
S3、从应急任务集合中遍历选取应急任务。
S4、对应急任务的可见时间窗的合成优先度进行排序。
具体为：计算应急任务对应的每个可见时间窗
Figure BDA0002958905930000103
的合成优先度
Figure BDA0002958905930000104
并按合成优先度
Figure BDA0002958905930000105
从高到低排序。
对于每项任务，可能拥有几个可见时间窗，要完成任务，需要选择一个且只能选择其中一个可见时间窗来观察。当应急任务存在多个合成机会时，即存在多个可见时间窗
Figure BDA0002958905930000106
选择合成优先度
Figure BDA0002958905930000107
较大的可见时间窗，能够指导我们选择应急任务合成优先度较高的时间窗进行规划，合成优先度
Figure BDA0002958905930000108
的计算公式如下：
Figure BDA0002958905930000109
其中，
Figure BDA00029589059300001010
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间；
Figure BDA00029589059300001011
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗结束时间；
Figure BDA00029589059300001012
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗内的观测开始时间；
Figure BDA0002958905930000111
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗内的观测结束时间；
di表示任务ti观测持续时间，每个任务观测持续时间相等；
Figure BDA0002958905930000112
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上的第a'个可见时间窗；
Figure BDA0002958905930000113
表示应急任务ti在成像卫星sj上第a'个可见时间窗的冲突集合，如图2所示，
Figure BDA0002958905930000114
以应急任务ti的观测持续时间为分母，以可见时间窗
Figure BDA0002958905930000115
与规划方案中冲突任务观测时间窗的交集为分子，遍历可见时间窗
Figure BDA0002958905930000116
的冲突集合
Figure BDA0002958905930000117
计算最大比值作为可见时间窗
Figure BDA0002958905930000118
的合成程度，因此，此比值越大表明可见时间窗与冲突的观测时间窗合成部分越大。
S5、执行应急任务合成策略，即遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断可见时间窗中是否存在满足合成约束的位置；若是，将选取的应急任务与所述满足合成约束的位置上的已规划任务进行合成，再执行S8；
否则，执行S6，即执行应急任务插入策略。
由于并不是任意任务都能与规划方案中任务进行合成观测，在任务的可见时间窗与方案中非合成观测时间窗产生冲突的情况下，必须符合下面的合成约束：
①角度约束:成像卫星对多个目标的观测角度必须在一定范围内,即它们在成像卫星轨迹法线方向上的距离必须在遥感器的单个视场宽度内，即
Figure BDA0002958905930000119
其中，
Figure BDA00029589059300001110
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗理想观测侧摆角度，即任务ti位于观测条带中心线上；
Figure BDA00029589059300001111
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗理想观测侧摆角度；
ΔVj表示成像卫星sj的侧摆方向上的视场角。
②时间约束:应急任务的可见时间窗与规划方案中任务的观测时间窗必须有时间重叠且必须在一定时间范围内。
Figure BDA0002958905930000121
其中，
Figure BDA0002958905930000122
是已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上的观测开始时间和结束时间；
Figure BDA0002958905930000123
是应急任务ti在成像卫星sj上的第a个可见时间窗；
di表示任务ti观测持续时间，每个任务观测持续时间相等；
Figure BDA0002958905930000124
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间；
Figure BDA0002958905930000125
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗结束时间；
Figure BDA0002958905930000126
表示初始任务规划方案中任务ti'在成像卫星sj上的观测结束时间；
Figure BDA0002958905930000127
表示初始任务规划方案中任务ti'在成像卫星sj上的观测开始时间；
Δtj是成像卫星sj单次最大开机时间。
所述将选取的应急任务与所述满足合成约束的位置上的已规划任务进行合成，具体包括：
如果存在可以合成的位置，如图3所示，将选取的应急任务ti与方案中任务ti'进行合成，通过合成，可以在规划方案中形成一个新已规划任务，其观测时间窗和侧摆角分别为：
(1)如果
Figure BDA0002958905930000128
Figure BDA0002958905930000129
(2)如果
Figure BDA0002958905930000131
Figure BDA0002958905930000132
(3)如果
Figure BDA0002958905930000133
且
Figure BDA0002958905930000134
Figure BDA0002958905930000135
其中，
Figure BDA0002958905930000136
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的观测开始时间；
Figure BDA0002958905930000137
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的观测结束时间；
Figure BDA0002958905930000138
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的实际观测侧摆角度。
S6、执行应急任务插入策略，即遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断是否所有可见时间窗均存在冲突；
若是，执行S7，即执行应急任务删除策略；
否则，如图4所示，直接将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8。
S7、执行应急任务删除策略，即S5、S6的两种方法无法实现应急任务插入时，判断是否存在权值比应急任务小的冲突；
若是，如图5所示，删除冲突，再将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
否则，直接执行S8。
S8、判断应急任务集合是否遍历完成，若是，输出当前的规划方案，否则，返回S3；
具体为：判断是否对应急任务集合AT遍历完成，如果是，完成应急任务规划，输出当前的任务规划方案，否则返回S3，进行下一个应急任务的规划。
实施例2
本发明还提供了一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
可理解的是，本发明实施例提供的基于合成策略的成像卫星应急任务规划系统与上述基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法相对应，其有关内容的解释、举例、有益效果等部分可以参考基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法中的相应内容，此处不再赘述。
综上所述，与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1、采用应急任务合成策略进行成像卫星应急任务规划，能够在应急任务存在较多冲突时，将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，通过合成观测减少成像卫星成像时间，提高成像卫星资源利用效率，为后续应急任务安排保留更多空闲成像时段。
2、利用应急任务紧急程度启发式因子指导应急任务排序，对权值较大和可见时间窗数量较少的应急任务优先安排，能够降低先安排任务对后续任务插入机会的影响，保证更多应急任务被规划，提高整体方案的收益。
3、利用应急任务的可见时间窗的合成优先度启发式因子进行可见时间窗排序，能够在可见时间窗集合中优先遍历与规划方案中冲突合成部分较大的位置，保证应急任务的插入占用较少成像卫星成像时间，为后续任务保留尽可能多的空闲成像时段，进一步增加整体方案的收益。
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 (7)

1.一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，其特征在于，该方法包括：
S1、获取规划信息；
S2、按紧急程度对应急任务集合中的应急任务排序；
S3、从应急任务集合中遍历选取应急任务；
S4、对选取的应急任务的所有可见时间窗的合成优先度进行排序；
S5、遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断可见时间窗中是否存在满足合成约束的位置；
若是，将选取的应急任务与所述满足合成约束的位置上的已规划任务进行合成，再执行S8；
否则，执行S6；
S6、遍历选取的应急任务的所有可见时间窗，判断是否所有可见时间窗均存在冲突；
若是，执行S7；
否则，直接将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
S7、判断是否存在权值比选取的应急任务小的冲突；
若是，删除冲突，再将选取的应急任务插入到所述可见时间窗的无冲突位置，再执行S8；
否则，直接执行S8；
S8、判断应急任务集合是否遍历完成，若是，输出当前的规划方案，否则，返回S3。
2.如权利要求1所述的一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，其特征在于，所述规划信息包括：
成像卫星集合
Figure FDA0002958905920000011
成像卫星数量Ns，
成像卫星sj单次最大开机时间Δtj；
成像卫星sj的侧摆方向上的视场角ΔVj；
已规划任务集合DT；已规划任务数量NDT；
应急任务集合AT；应急任务数量NAT；
ti表示第i个任务；
任务ti的可见时间窗
Figure FDA0002958905920000021
可见时间窗的数目
Figure FDA0002958905920000022
任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间
Figure FDA0002958905920000023
和结束时间
Figure FDA0002958905920000024
已规划任务集合中任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗内的观测开始时间
Figure FDA0002958905920000025
和观测结束时间
Figure FDA0002958905920000026
应急任务ti在成像卫星sj上第a'个可见时间窗的冲突集合
Figure FDA0002958905920000027
任务ti的权值tvi；
任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗的理想观测侧摆角度
Figure FDA0002958905920000028
3.如权利要求1所述的一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，其特征在于，所述紧急程度δi计算公式如下：
Figure FDA0002958905920000029
其中，
tvi表示任务ti的权值；
Figure FDA00029589059200000210
表示任务ti的可见时间窗数目；
ti'∈DT∪AT表示第i'个任务。
4.如权利要求1所述的一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，其特征在于，所述合成优先度
Figure FDA00029589059200000211
的计算公式如下：
Figure FDA00029589059200000212
其中，
Figure FDA00029589059200000213
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间；
Figure FDA0002958905920000031
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗结束时间；
Figure FDA0002958905920000032
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗内的观测开始时间；
Figure FDA0002958905920000033
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗内的观测结束时间；
di表示任务ti观测持续时间，每个任务观测持续时间相等；
Figure FDA0002958905920000034
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上的第a'个可见时间窗；
Figure FDA0002958905920000035
表示应急任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗的冲突集合。
5.如权利要求1所述的一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，其特征在于，所述合成约束包括：
角度约束:成像卫星对多个目标的观测角度必须在一定范围内,即它们在成像卫星轨迹法线方向上的距离必须在遥感器的单个视场宽度内，即
Figure FDA0002958905920000036
其中，
Figure FDA0002958905920000037
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可时间窗的理想观测侧摆角度，即任务ti位于观测条带中心线上；
Figure FDA0002958905920000038
表示已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上第a'个可见时间窗的理想观测侧摆角度；
ΔVj表示成像卫星sj的侧摆方向上的视场角；
时间约束:应急任务的可见时间窗与规划方案中任务的观测时间窗必须有时间重叠且必须在一定时间范围内，即
Figure FDA0002958905920000039
其中，
Figure FDA00029589059200000310
是已规划任务集合中任务ti'在成像卫星sj上的观测开始时间和结束时间；
Figure FDA0002958905920000041
是应急任务ti在成像卫星sj上的第a个可见时间窗；
di表示任务ti观测持续时间，每个任务观测持续时间相等；
Figure FDA0002958905920000042
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗开始时间；
Figure FDA0002958905920000043
表示任务ti在成像卫星sj上第a个可见时间窗结束时间；
Figure FDA0002958905920000044
表示初始任务规划方案中任务ti'在成像卫星sj上的观测结束时间；
Figure FDA0002958905920000045
表示初始任务规划方案中任务ti'在成像卫星sj上的观测开始时间；
Δtj是成像卫星sj单次最大开机时间。
6.如权利要求5所述的一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法，其特征在于，所述选取的应急任务ti与方案中任务ti'进行合成后的观测时间窗和侧摆角分别为：
(1)如果
Figure FDA0002958905920000046
Figure FDA0002958905920000047
(2)如果
Figure FDA0002958905920000048
Figure FDA0002958905920000049
(3)如果
Figure FDA00029589059200000410
且
Figure FDA00029589059200000411
Figure FDA00029589059200000412
其中，
Figure FDA0002958905920000051
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的观测开始时间；
Figure FDA0002958905920000052
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的观测结束时间；
Figure FDA0002958905920000053
为任务ti'与任务ti合成后的在成像卫星sj上的实际观测侧摆角度。
7.一种基于合成策略的成像卫星应急任务规划系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一所述方法的步骤。
CN202110230358.3A 2021-03-02 2021-03-02 基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统 Active CN113269386B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110230358.3A CN113269386B (zh) 2021-03-02 2021-03-02 基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110230358.3A CN113269386B (zh) 2021-03-02 2021-03-02 基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113269386A true CN113269386A (zh) 2021-08-17
CN113269386B CN113269386B (zh) 2023-09-26

Family

ID=77228264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110230358.3A Active CN113269386B (zh) 2021-03-02 2021-03-02 基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113269386B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114926021A (zh) * 2022-05-20 2022-08-19 上海交通大学 基于成像分割与规划一体化的卫星时序最优任务规划方法
CN115081936A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 之江实验室 面向应急条件下多遥感卫星观测任务调度的方法和装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102867107A (zh) * 2012-08-16 2013-01-09 中国人民解放军国防科学技术大学 一种多成像卫星应急任务动态调度方法
US20140039963A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Skybox Imaging, Inc. Satellite scheduling system
CN106647787A (zh) * 2016-11-28 2017-05-10 中国人民解放军国防科学技术大学 一种卫星星上自主规划任务的方法及系统
GB201719540D0 (en) * 2016-11-28 2018-01-10 National Univ Of Defence Technology Autonomous Operation and control system of agileimaging satellite and operation process thereof
CN108090631A (zh) * 2018-01-22 2018-05-29 合肥工业大学 卫星应急任务动态规划方法及装置
CN108090630A (zh) * 2018-01-22 2018-05-29 合肥工业大学 多星应急任务规划方法及装置
CN108171443A (zh) * 2018-01-22 2018-06-15 合肥工业大学 考虑指令上注的多星应急任务规划方法及装置
US20190121665A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 HawkEye 360, Inc. Hierarchical satellite task scheduling system
CN109829636A (zh) * 2019-01-22 2019-05-31 中国人民解放军国防科技大学 基于动态优先级的应急任务调度规划方法
CN109919484A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 合肥工业大学 一种星上自主任务规划方法
CN110210700A (zh) * 2019-04-19 2019-09-06 中国科学院遥感与数字地球研究所 面向应急响应的基于任务优先级的多星动态任务规划方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140039963A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Skybox Imaging, Inc. Satellite scheduling system
CN102867107A (zh) * 2012-08-16 2013-01-09 中国人民解放军国防科学技术大学 一种多成像卫星应急任务动态调度方法
CN106647787A (zh) * 2016-11-28 2017-05-10 中国人民解放军国防科学技术大学 一种卫星星上自主规划任务的方法及系统
GB201719540D0 (en) * 2016-11-28 2018-01-10 National Univ Of Defence Technology Autonomous Operation and control system of agileimaging satellite and operation process thereof
US20190121665A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 HawkEye 360, Inc. Hierarchical satellite task scheduling system
CN108090631A (zh) * 2018-01-22 2018-05-29 合肥工业大学 卫星应急任务动态规划方法及装置
CN108090630A (zh) * 2018-01-22 2018-05-29 合肥工业大学 多星应急任务规划方法及装置
CN108171443A (zh) * 2018-01-22 2018-06-15 合肥工业大学 考虑指令上注的多星应急任务规划方法及装置
CN109829636A (zh) * 2019-01-22 2019-05-31 中国人民解放军国防科技大学 基于动态优先级的应急任务调度规划方法
CN109919484A (zh) * 2019-03-06 2019-06-21 合肥工业大学 一种星上自主任务规划方法
CN110210700A (zh) * 2019-04-19 2019-09-06 中国科学院遥感与数字地球研究所 面向应急响应的基于任务优先级的多星动态任务规划方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAO GUO，等: "Research on emergency mission planning of earth observation satellites", 2016 FIRST IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER COMMUNICATION AND THE INTERNET, pages 191 - 195 *
刘晓丽，等: "遥感卫星滚动式动态任务规划技术", 无线电工程, vol. 47, no. 09, pages 68 - 72 *
刘晓萍，等: "卫星导航系统应急任务规划调度方法", 第四届中国卫星导航学术年会论文集-S5 卫星导航增强与完好性监测, pages 107 - 111 *
张铭，等: "基于启发式算法的卫星反应式调度", 计算机科学, vol. 46, no. 10, pages 90 - 96 *
杨正磊;，等: "面向应急需求的成像卫星单任务综合规划", 系统工程与电子技术, vol. 40, no. 09, pages 2000 - 2006 *
林元，等: "基于重点任务优先规则的快速卫星任务规划方法", 电子技术与软件工程, no. 20, pages 151 - 153 *
邱涤珊，等: "基于任务合成的对地观测卫星应急调度方法", 系统工程与电子技术, vol. 35, no. 07, pages 1430 - 1437 *
靳鹏，等: "考虑卫星指令上注的两阶段应急任务规划", 系统工程与电子技术, vol. 41, no. 04, pages 810 - 818 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114926021A (zh) * 2022-05-20 2022-08-19 上海交通大学 基于成像分割与规划一体化的卫星时序最优任务规划方法
CN114926021B (zh) * 2022-05-20 2023-01-03 上海交通大学 基于成像分割与规划一体化的卫星时序最优任务规划方法
CN115081936A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 之江实验室 面向应急条件下多遥感卫星观测任务调度的方法和装置
CN115081936B (zh) * 2022-07-21 2022-11-18 之江实验室 面向应急条件下多遥感卫星观测任务调度的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113269386B (zh) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108090631B (zh) 卫星应急任务动态规划方法及装置
CN113269386A (zh) 基于合成策略的成像卫星应急任务规划方法和系统
US10936359B2 (en) Task resource scheduling method and apparatus
US8160911B2 (en) Project management applications utilizing summary tasks for top-down project planning
CN108090630B (zh) 多星应急任务规划方法及装置
WO2015033443A1 (ja) 船舶の航行スケジュールの管理を支援するための装置、プログラム、記録媒体および方法
CN111062568B (zh) 一种船舶过闸调度方法、系统和存储介质
CN113269385B (zh) 面向敏捷卫星资源的应急调度方法和系统
CN112666949A (zh) 船舶路径规划方法、系统和存储介质
CN116227856A (zh) 一种针对多星多任务的任务规划方法、装置及存储介质
CN113590005A (zh) 多边形矢量地图的标注方法、装置、电子设备及存储介质
CN115204559A (zh) 多星对地观测任务规划方法和系统
US20160048794A1 (en) Project and task status indicator generator using baseline metrics
CN105808210A (zh) 共享资源的访问方法和装置
CN116610917A (zh) 基于rnp-pso算法的绕轨卫星观测任务调度方法
CN110458310A (zh) 网约车订单处理方法、设备及终端设备
CN110162423A (zh) 资源检查方法和资源检查装置
US20220236401A1 (en) Tracking apparatus, tracking method, and non-transitory storage medium storing tracking program
CN109639787A (zh) 位置状态的获取方法、装置、可读存储介质和电子设备
CN113124849B (zh) 一种室内路径规划方法、装置、电子设备及存储介质
CN113313347A (zh) 卫星任务资源匹配方法、装置、存储介质和电子设备
JP2008140097A (ja) プロジェクト評価装置、プロジェクト評価方法、および、記憶媒体
CN113077428B (zh) 碰撞检测方法、装置、车载终端及存储介质
CN116259196B (zh) 基于人工智能的船舶航线推荐方法、装置和计算设备
CN115510263B (zh) 一种循迹轨迹生成方法、系统、终端设备以及存储介质

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