CN117849721A - 卫星选择方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供卫星选择方法及装置，其中所述卫星选择方法包括：响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度；确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较；根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
Description
技术领域
本申请涉及航天卫星技术领域，特别涉及卫星选择方法及装置。
背景技术
传统的SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达卫星）卫星受平台限制，难以形成足够长的空间基线，只能以重复航迹的方式来执行观测任务，致使任务的执行有效性大大降低。为解决该问题，现有技术在执行观测任务时，大多数采用分布式卫星系统，分布式卫星系统中的各个卫星不需要物理上的联系，通过合理设计编队构型即可提供足够大的、灵活可变的基线，以促使各个卫星通过相互配合可以提高观测任务执行的有效性。然而，现有技术中，观测任务的执行虽然可以通过编队构型中的卫星完成，但是，卫星的选择大多数基于任务类型或者卫星空闲状态实现，虽然能够达到任务执行的目的，但效率低下，且精准度较低，因此亟需一种有效的方案以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种卫星选择方法，以解决现有技术中存在的技术缺陷。本申请实施例同时提供了一种卫星选择装置，一种计算设备，一种计算机可读存储介质以及一种计算机程序产品。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种卫星选择方法，包括：
响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；
根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度；
确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较；
根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
可选地，所述异轨道面绕飞卫星编队构型中任意一个候选卫星对应的观测信息的确定，包括：
获取候选卫星相对于地心的第一单位向量，以及所述候选卫星相对于目标点的第二单位向量；
根据所述第一单位向量和所述第二单位向量计算平面法向量，将所述平面法向量作为所述候选卫星对应的观测信息。
可选地，所述平面法向量的计算公式，包括：
=[0；0；1]
=RX（/>）RY（/>）RX（/>）/>
=/>
其中，为所述第一单位向量，/>为所述第二单位向量，/>为所述平面法向量，R为旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕X轴旋转/>角的旋转矩阵，RY（/>）为候选卫星绕Y轴旋转/>角的旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕Z轴旋转/>角的旋转矩阵。
可选地，所述根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度，包括：
获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息；
根据所述编队构型信息确定所述多个候选卫星中各个候选卫星之间的卫星间基线向量；
根据所述卫星间基线向量计算各个候选卫星之间的有效基线长度。
可选地，所述多个候选卫星中任意两个候选卫星之间的有效基线长度的计算，包括：
确定第一候选卫星和第二候选卫星之间的目标卫星间基线向量；
根据所述目标卫星间基线向量生成平面投影向量，并按照所述平面投影向量计算所述第一候选卫星和所述第二候选卫星之间的有效基线长度。
可选地，所述平面投影向量的计算公式，包括：
=[2rxsin（u-/>）；rzsin（u-/>）；-rxcos（u-/>）]
=/>*（/>）
其中，为所述目标卫星间基线向量，rx为所述第一候选卫星的面内构型尺度信息，/>为rz为所述第一候选卫星的面外构型尺度信息，/>为所述第一候选卫星的面内构型相位信息，/>为所述第一候选卫星的面外构型相位信息，/>为所述平面投影向量，/>为所述第一候选卫星关联的平面法向量，u为所述第一候选卫星关联的纬度幅角；
其中，所述有效基线长度的计算公式，包括：
=|/>*/>|
其中，所述有效基线长度，/>为所述第一候选卫星相对于目标点的第二单位向量。
可选地，所述根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务，包括：
根据比较结果选择小于所述基准基线长度的至少一个目标有效基线长度；
确定每个目标有效基线长度关联的第三候选卫星和第四候选卫星；
将所述第三候选卫星和所述第四候选卫星作为目标卫星执行所述观测任务。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种卫星选择装置，包括：
获取模块，被配置为响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；
计算模块，被配置为根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度；
确定模块，被配置为确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较；
选择模块，被配置为根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种计算设备，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现所述卫星选择方法的步骤。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现所述卫星选择方法的步骤。
根据本说明书实施例的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现上述卫星选择方法的步骤。
本实施例提供的卫星选择方法，为了能够选择编队构型内当前时刻最适合执行任务的目标卫星执行观测任务，可以先响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，在该构型下，可以先获取异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；此后可以根据异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度，进而确定卫星能否高效且精准执行观测任务的重要参数，在此基础上，可以确定观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与基准基线长度进行比较；最后即可根据比较结果在多个候选卫星中选择当前时刻最适合执行任务的目标卫星去执行观测任务。实现在编队构型中选择目标卫星时，可以通过计算有效基线的方式确定各个观测卫星执行任务的影响因子，基于该影响因子进行目标卫星的选择，可以确保被选择的卫星是编队构型中最适合的卫星，进而可以有效的保证观测任务执行的效率和准确性。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的一种卫星选择方法的流程图；
图2是本申请一实施例提供的一种卫星选择方法的流程图；
图3a是本申请一实施例提供的一种卫星选择方法中基线的示意图；
图3b是本申请一实施例提供的一种卫星选择方法中编队构型的示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种卫星选择装置的结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的一种计算设备的结构框图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。
首先，对本发明一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。
干涉SAR卫星，也称为合成孔径雷达干涉测量卫星，是一种利用合成孔径雷达（SAR）技术进行干涉测量的卫星。它通过向目标区域发射微波并接收反射回来的信号，获取目标区域的SAR复图像对。这些图像对可以用于计算目标区域之间的地形、地貌以及表面的微小变化，获取更详细、更清晰的数据图像。
在本申请中，提供了一种卫星选择方法。本申请同时涉及一种卫星选择装置、一种计算设备，一种计算机可读存储介质以及一种计算机程序产品，在下面的实施例中逐一进行详细说明。
参见图1所示的示意图，本实施例提供的卫星选择方法，为了能够选择编队构型内当前时刻最适合执行任务的目标卫星执行观测任务，可以先响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，在该构型下，可以先获取异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；此后可以根据异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度，进而确定卫星能否高效且精准执行观测任务的重要参数，在此基础上，可以确定观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与基准基线长度进行比较；最后即可根据比较结果在多个候选卫星中选择当前时刻最适合执行任务的目标卫星去执行观测任务。实现在编队构型中选择目标卫星时，可以通过计算有效基线的方式确定各个观测卫星执行任务的影响因子，基于该影响因子进行目标卫星的选择，可以确保被选择的卫星是编队构型中最适合的卫星，进而可以有效的保证观测任务执行的效率和准确性。
参见图2，图2出了根据本申请一实施例提供的一种卫星选择方法的流程图，具体包括以下步骤：
步骤S202，响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息。
本实施例提供的卫星选择方法可以应用于任意类型观测任务中目标卫星的选择场景，观测任务可以是目标卫星系统中由卫星之间相互配合执行的任务，包括但不限于地形测绘任务、灾害监测任务、资源调查任务等干涉测量任务。
具体的，目标卫星系统具体是指由多个卫星组成的用于执行观测任务的系统，该系统由多个候选卫星构成，且各个候选卫星之间可以通过项目配合实现观测任务的执行，比如进行地球观测、资源调查、灾害监测等。相应的，异轨道面绕飞卫星编队构型具体是指由目标卫星系统中的候选卫星组成的编队，该编队中包含一个主星和至少两个辅星，并且，卫星分布在不同的轨道面上，但它们在空间中进行协同飞行，形成一个具有一定形状和功能的整体，用于实现在该构型下卫星之间相互配合实现多种类型任务的执行。
需要说明的是，异轨道面绕飞卫星编队构型相比于面内构型，具有如下区别：轨道分布不同（异轨道面绕飞卫星编队构型中，卫星被放置在不同的轨道平面上。它们的轨道倾角和升交点/降交点经度是不同的。而面内构型中，所有卫星都在同一轨道平面内运行，且具有相同的轨道倾角和升交点/降交点经度）；覆盖范围和观测角度不同（异轨道面绕飞卫星编队构型由于卫星分布在不同轨道面，可以提供更广泛的地理覆盖，并且能够从多个角度观测地球表面。面内构型提供的覆盖范围相对有限，通常集中在特定区域或纬度带）；碰撞风险和安全性（在异轨道面绕飞卫星编队构型中，由于卫星分散在不同的轨道平面上，它们之间的碰撞风险相对较低。面内构型中的卫星在同一轨道平面内紧密运行，因此碰撞风险较高）等。也就是说，异轨道面绕飞卫星编队构型无论是从覆盖范围还是安全性上，都相较于传统的面内构型更具有优势，以此为基础进行相关任务的执行，可以有效的提高任务执行效率和有效性。
相应的，候选卫星具体是指组成异轨道面绕飞卫星编队构型的卫星，其包含主星和辅星。相应的，观测信息具体是指各个候选卫星针对目标点进行观测时对应的信息，该信息可以用于计算各个候选卫星之间的基线长度，进而保证在选择卫星时，可以按照基线长度完成。
基于此，在目标卫星系统被分配到观测任务后，为了能够从目标卫星系统包含的多个候选卫星中选择到适合执行观测任务的目标卫星，可以先确定目标卫星系统对应的异轨道面绕飞卫星编队构型，即目标卫星系统中包含的候选卫星组成该构型，且该构型由一个主星和至少两个辅星组成，主星和辅星均属于候选卫星，以支持在该构型下即可以高效执行观测任务，还能够避免卫星之间发生碰撞。在此基础上，由于各个候选卫星受该编队构型的影响，其会按照设定的参数运行，因此在从该构型中选择候选卫星执行观测任务时，可以先获取异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息，实现后续可以根据观测信息和异轨道面绕飞卫星编队构型的编队构型信息完成选择卫星重要参数的计算，进而选择合适的卫星执行观测任务。
本实施例以异轨道面绕飞卫星编队构型由一个主星和三个辅星（主星和辅星均属于候选卫星）为例对卫星选择方法进行说明，其他数量的候选卫星方案均可参见本实施例中相同或相应的描述，本实施例在此不作过多赘述。
进一步的，在获取多个候选卫星中每个候选卫星对应的观测信息时，考虑到观测信息能够表征每个候选卫星在当前时刻相对于观测任务关联点的距离，因此可以以此作为选择目标卫星的重要参数。本实施例中，所述异轨道面绕飞卫星编队构型中任意一个候选卫星对应的观测信息的确定，包括：
获取候选卫星相对于地心的第一单位向量，以及所述候选卫星相对于目标点的第二单位向量；根据所述第一单位向量和所述第二单位向量计算平面法向量，将所述平面法向量作为所述候选卫星对应的观测信息。
具体的，第一单位向量具体是指候选卫星指向地心的单位矢量，相应的，第二单位向量具体是指候选卫星指向观测任务中目标点的单位矢量，相应的，平面法向量具体是指根据第一单位向量和第二单位向量计算得到的成像平面的法向量。
基于此，针对任意一个候选卫星观测信息的确定，具体是指先获取候选卫星相对于地心的第一单位向量，以及候选卫星相对于目标点的第二单位向量；通过第一单位向量可以确定候选卫星与地心之间的距离和方向，以及通过第二单位向量可以确定候选卫星与观测任务中目标点之间的距离和方向，在此基础上，考虑到卫星的选择需要基于卫星之间的最短距离实现，即需要计算卫星之间的基线，因此可以先将第一单位向量和第二单位向量映射到成像平面，进而实现根据第一单位向量和第二单位向量计算平面法向量，此时可以将平面法向量作为候选卫星对应的观测信息，实现后续再根据平面法向量完成基线的计算，以用于选择目标卫星。
具体实施时，平面法向量的计算可以通过如下公式（1）计算得到：
=[0；0；1]
=RX（/>）RY（/>）RX（/>）/>
其中，为所述第一单位向量，/>为所述第二单位向量，/>为所述平面法向量，R为旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕X轴旋转/>角的旋转矩阵，RY（/>）为候选卫星绕Y轴旋转/>角的旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕Z轴旋转/>角的旋转矩阵。
综上，通过结合卫星对应的第一单位向量和第二单位向量计算平面上的法向量，将其作为观测信息，可以方便后续在考虑构型上的信息，进而得到候选卫星之间的基线长度，以此能够保证目标卫星选择的精准度。
此外，为了能够保证目标卫星系统包含的候选卫星可以在执行观测任务时，具有更小的重叠覆盖区域，以及避免卫星之间产生碰撞，可以将候选卫星构造为异轨道面绕飞卫星编队构型，本实施例中，具体实现方式如下：
确定所述目标卫星系统中主星和辅星构成的初始异轨道面绕飞卫星编队构型；根据所述初始异轨道面绕飞卫星编队构型确定所述辅星对应的构型信息，并根据所述构型信息拟合所述辅星的卫星隔离距离；将所述卫星隔离距离作为所述初始异轨道面绕飞卫星编队构型的构型约束条件的情况下，根据所述主星的主星轨道根数以及所述辅星的辅星轨道根数，将所述初始异轨道面绕飞卫星编队构型更新为异轨道面绕飞卫星编队构型。
具体的，初始异轨道面绕飞卫星编队构型具体是指由目标卫星系统中的候选卫星组成的初始编队，且该编队中的各个卫星还未进行轨道根数调整。相应的，构型信息具体是指辅星在异轨道面绕飞卫星编队构型中自身所对应的信息，包括但不限于辅星的面内构型尺度信息、面外构型尺度信息、面内构型相位信息以及面外构型相位信息等，用于确保在计算卫星隔离距离时，可以综合考量构型信息，进而在不影响辅星在异轨道面绕飞卫星编队构型中保持构型的前提下，计算出辅星相对于主星的安全距离。相应的，卫星隔离距离具体是指在异轨道面绕飞卫星编队构型中，辅星相较于主星的最短间隔距离，该距离可以避免主星和辅星保持异轨道面绕飞卫星编队构型的前提下，不发生碰撞风险。
相应的，其中，构型约束条件具体是指约束主星和辅星保持异轨道面绕飞卫星编队构型的条件。相应的，主星轨道根数具体是指主星对应的轨道根数，其记录主星对应的六个参数，分别为半长轴a、离心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角和平近点角M。相应的，辅星轨道根数具体是指辅星对应的轨道根数，其记录辅星对应的六个参数，分别为半长轴a、离心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角/>和平近点角M。
基于此，在构建可以支持任意场景下卫星之间存在安全距离的构型，可以先确定目标卫星系统中主星和辅星构成的初始异轨道面绕飞卫星编队构型；此后，考虑到该构型下的主星和辅星需要配合执行观测任务，而为了该观测任务的正确执行，需要控制辅星与主星的隔离距离，实现在该距离条件下可以保证卫星之间不会碰撞，同时能够确保任务执行效率。因此，计算该距离前，可以先根据异轨道面绕飞卫星编队构型确定辅星对应的构型信息；也就是说，可以先确定辅星在该构型下自身对应的卫星信息，以方便后续在进行距离计算时，可以考虑该信息，从而可以实现基于构型信息拟合出辅星的卫星隔离距离。以确保后续在执行任务时，可以按照该距离限制辅星相对于主星的距离，以避免卫星发生碰撞等风险。
进一步的，考虑到后续执行观测任务的卫星来自于目标卫星系统，且该系统中的卫星还需要维持异轨道面绕飞卫星编队构型，因此，可以将卫星隔离距离作为异轨道面绕飞卫星编队构型的构型约束条件，从而促使构型保持的情况下，不仅可以避免卫星之间发生碰撞风险，还能够基于该构型完成后续的任务执行。而在此前提下，考虑到作为辅星和主星的候选卫星是选择目标卫星的基础，因此，辅星在该构型下，还需要相对主星进行轨道根数的调整，因此可以先获取主星的主星轨道根数，此后可以根据主星的主星轨道根数推算辅星的辅星轨道根数，此后再利用各个卫星的轨道根数将将初始异轨道面绕飞卫星编队构型更新为异轨道面绕飞卫星编队构型即可。需要说明的是，目标卫星系统中的目标卫星和辅助卫星即为上述提到的多个候选卫星。
实际应用中，目标卫星系统中的候选卫星在配合执行干涉测量对应的观测任务时，实际是利用空间基线形成对地面高度的测量。而编队构型的设计就是为了满足干涉测量的基线要求，如图3a所示，卫星1和卫星2之间的单基线B的测量的原理如图3a所示。其中，有效基线s又称为垂直基线，是垂直于观测方向测量的两次观测之间的空间距离，这种垂直基线必须足够短，从而可以保持干涉测量的相干性。举例说明，目标卫星系统包含4个卫星，分别为卫星1，卫星2，卫星3和卫星4，其中，卫星3为主星，卫星1，卫星2和卫星4为辅星。并且，该4个卫星组成如图3b所示的异轨道面绕飞卫星编队构型。
进一步的，为了能够在4个卫星中选择适合当前时刻执行地球观测任务的卫星，此时可以先计算两两卫星之间的有效基线长度。而计算有效基线长度前，则需要先确定每个卫星对应的观测信息。具体的，如图3a所示，针对卫星1和卫星2，可以先确定卫星1指向地心的单位矢量，以及卫星1指向地球观测任务中目标点的单位矢量/>，此后可以通过如上公式（1）计算得到卫星1在成像平面上的法向量/>，将其作为卫星1对应的观测信息，用于后续可以完成卫星1和卫星2之间有效基线s的计算。
综上，通过构建异轨道面绕飞卫星编队构型，可以确保卫星距离安全的前提下执行观测任务，从而可以有效的确保观测任务的执行效率和有效性。
步骤S204，根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度。
具体的，在上述得到异轨道面绕飞卫星编队构型中每个候选卫星对应的观测信息后，进一步的，考虑到卫星之间的基线是形成对观测任务执行的重要参数，其决定任务执行的准确性和有效性，因此，为了能够筛选出当前时刻最适合作为目标卫星的候选卫星，可以先确定异轨道面绕飞卫星编队构型的编队构型信息，此后即可结合卫星在该构型下的观测信息，以及异轨道面绕飞卫星编队构型的编队构型信息，计算出各个候选卫星之间的有效基线长度，以实现后续可以按照该有效基线长度完成目标卫星的筛选。
其中，编队构型信息具体是指异轨道面绕飞卫星编队构型对应的构型信息，其包含异轨道面绕飞卫星编队构型中每个候选卫星对应的运行参数，比如卫星的之间的安全距离，绕飞方式，面内相位尺寸等。相应的，有效基线长度具体是任意两个候选卫星之间垂直于观测方向测量的两次观测之间的空间距离。如图3a所示的有效基线s。
进一步的，在各个卫星之间的有效基线长度时，为了确保计算精度，可以先通过编队构型信息和观测信息确定各个候选卫星之间的卫星间基线向量，此后再计算有效基线长度，本实施例中，具体实现方式如下：
获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息；根据所述编队构型信息确定所述多个候选卫星中各个候选卫星之间的卫星间基线向量；根据所述卫星间基线向量计算各个候选卫星之间的有效基线长度。
具体的，卫星间基线向量具体是指各个候选卫星之间的基线单位矢量。比如候选卫星有四个，则两两卫星之间存在一条卫星间基线，共存在六条基线。基于此，在进行有效基线长度计算时，可以先获取异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息；此时可以先根据编队构型信息确定多个候选卫星中各个候选卫星之间的卫星间基线向量；而后即可根据卫星间基线向量计算各个候选卫星之间的有效基线长度。
更进一步的，由于有效基线长度为筛选目标卫星的重要参数，因此为了能够保证计算精度，可以结合平面投影向量完成，本实施例中，多个候选卫星中任意两个候选卫星之间的有效基线长度的计算，包括：
确定第一候选卫星和第二候选卫星之间的目标卫星间基线向量；根据所述目标卫星间基线向量生成平面投影向量，并按照所述平面投影向量计算所述第一候选卫星和所述第二候选卫星之间的有效基线长度。
具体的，目标卫星间基线向量具体是指第一候选卫星和第二候选卫星之间的卫星间基线向量。相应的，平面投影向量具体是指第一候选卫星和第二候选卫星之间的基线在成像平面上的投影向量。
基于此，在得到第一候选卫星和第二候选卫星之间的目标卫星间基线向量后，可以先根据目标卫星间基线向量生成平面投影向量，此后再按照平面投影向量计算第一候选卫星和所述第二候选卫星之间的有效基线长度即可。
具体实施时，平面投影向量的计算可以通过如下公式（2）得到：
=[2rxsin（u-/>）；rzsin（u-/>）；-rxcos（u-/>）]
=/>*（/>）
上述公式（2）中，为所述目标卫星间基线向量，rx为所述第一候选卫星的面内构型尺度信息，/>为rz为所述第一候选卫星的面外构型尺度信息，/>为所述第一候选卫星的面内构型相位信息，/>为所述第一候选卫星的面外构型相位信息，/>为所述平面投影向量，/>为所述第一候选卫星关联的平面法向量，u为所述第一候选卫星关联的纬度幅角；需要说明的是，u的取值为近地点幅角ω+平近点角M的和。
进一步的，有效基线长度的计算可以通过如下公式（3）得到：
=|/>*/>|
上述公式（3）中，所述有效基线长度，/>为所述第一候选卫星相对于目标点的第二单位向量。
沿用上例，在确定卫星1，卫星2，卫星3和卫星4分别在成像平面上的法向量后，可以获取异轨道面绕飞卫星编队构型的编队构型信息，该信息中记录各个卫星在构型下的相关参数，包括但不限于卫星的偏心率、近地点幅角、半长轴、面内构型尺度信息、面外构型尺度信息、面内构型相位信息、面外构型相位信息、轨道倾角等。
进一步的，结合上述编队构型信息以及上述公式（2）可以计算出卫星1，卫星2，卫星3和卫星4两两之间的六条基线矢量，此后可以结合上述公式（2），利用每个卫星在成像平面上的法向量/>以及六条基线矢量/>，计算出六条基线B分别在成像平面上的投影向量/>。更进一步的，在结合上述公式（3），利用六条基线分别在成像平面上的投影向量/>以及每个卫星对应的指向地球观测任务中目标点的单位矢量/>，计算出卫星1，卫星2，卫星3和卫星4两两之间的六条有效基线Ls，后续即可按照该有效基线进行卫星的选择，进而完成地球观测任务。
综上，结合编队构型信息和观测信息计算各个候选卫星之间的卫星间基线，以此为基础再投影到成像平面上，结合每个卫星相对于目标点的单位矢量完成各个卫星之间有效基线的计算，可以确保有效基线计算的精准度，以此为基础进行目标卫星的选择，可以确保选择的卫星最适合当前阶段执行观测任务，进而保证任务的执行效率和准确性。
步骤S206，确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较。
具体的，在上述得到各个候选卫星之间的有效基线长度后，进一步的，考虑到有效基线是选择目标卫星执行观测任务的重要参数，而为了能够从多个候选卫星中选择适合执行观测任务的目标卫星，可以先确定观测任务对应的基准基线长度，通过将各个候选卫星之间的有效基线长度与基准基线长度进行比较，进而选择出适合执行观测任务的目标卫星。其中，基准基线长度具体是指执行观测任务的上限基线长度。
步骤S208，根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
具体的，在将各个候选卫星之间的有效基线长度与基准基线长度进行比较后，即可确定有效基线长度是否大于或小于基准基线长度的结果，而基准基线长度作为上限基线长度，因此可以根据比较结果选择小于基准基线长度的候选卫星作为目标卫星执行观测任务，从而保证被选择的卫星执行任务的效率和有效性。
需要说明的是，有效基线长度为任意两个卫星之间的基线长度，在选择目标卫星时，如果该有效基线长度满足基准基线长度，则被选择的卫星即为该基线对应的两个卫星。此外，如果有两条机选都满足，则可以选择多组卫星。
进一步的，在选择目标卫星执行观测任务时，为了能够保证被选择的目标卫星足够适合执行当前的观测任务，可以选择小于基准基线长度的卫星作为目标卫星，本实施例中，具体实现方式如下：
根据比较结果选择小于所述基准基线长度的至少一个目标有效基线长度；确定每个目标有效基线长度关联的第三候选卫星和第四候选卫星；将所述第三候选卫星和所述第四候选卫星作为目标卫星执行所述观测任务。
具体的，目标有效基线长度具体是指任意候选卫星之间的有效基线长度小于基准基线长度的有效基线长度。相应的，第三候选卫星和第四候选卫星即为目标有效基线长度关联的候选卫星。
基于此，在选择目标卫星时，可以先根据比较结果选择小于基准基线长度的至少一个目标有效基线长度；此时可以确定每个目标有效基线长度关联的第三候选卫星和第四候选卫星；再将第三候选卫星和第四候选卫星作为目标卫星并执行观测任务即可。
沿用上例，在得到卫星1，卫星2，卫星3和卫星4两两之间的六条有效基线Ls后，可以先读取当前地球观测任务对应的基准基线长度，基准基线长度为300m，此时可以将六条有效基线Ls分别与基准基线长度300m进行比较，根据比较结果确定卫星1和卫星2之间的有效基线长度小于基准基线长度300m，以及卫星2和卫星3之间的有效基线长度小于基准基线长度300m，则此时可以选择卫星1，卫星2和卫星3作为当前时刻执行地球观测任务的目标卫星。
本实施例提供的卫星选择方法，为了能够选择编队构型内当前时刻最适合执行任务的目标卫星执行观测任务，可以先响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，在该构型下，可以先获取异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；此后可以根据异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度，进而确定卫星能否高效且精准执行观测任务的重要参数，在此基础上，可以确定观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与基准基线长度进行比较；最后即可根据比较结果在多个候选卫星中选择当前时刻最适合执行任务的目标卫星去执行观测任务。实现在编队构型中选择目标卫星时，可以通过计算有效基线的方式确定各个观测卫星执行任务的影响因子，基于该影响因子进行目标卫星的选择，可以确保被选择的卫星是编队构型中最适合的卫星，进而可以有效的保证观测任务执行的效率和准确性。
与上述方法实施例相对应，本申请还提供了卫星选择装置实施例，图4示出了本申请一实施例提供的一种卫星选择装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：
获取模块402，被配置为响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；
计算模块404，被配置为根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度；
确定模块406，被配置为确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较；
选择模块408，被配置为根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
一个可选的实施例中，所述获取模块402进一步被配置为：
获取候选卫星相对于地心的第一单位向量，以及所述候选卫星相对于目标点的第二单位向量；根据所述第一单位向量和所述第二单位向量计算平面法向量，将所述平面法向量作为所述候选卫星对应的观测信息。
一个可选的实施例中，所述平面法向量的计算公式，包括：
=[0；0；1]
=RX（/>）RY（/>）RX（/>）/>
=/>*/>/>
其中，为所述第一单位向量，/>为所述第二单位向量，/>为所述平面法向量，R为旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕X轴旋转/>角的旋转矩阵，RY（/>）为候选卫星绕Y轴旋转/>角的旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕Z轴旋转/>角的旋转矩阵。
一个可选的实施例中，所述计算模块404进一步被配置为：
获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息；根据所述编队构型信息确定所述多个候选卫星中各个候选卫星之间的卫星间基线向量；根据所述卫星间基线向量计算各个候选卫星之间的有效基线长度。
一个可选的实施例中，所述计算模块404进一步被配置为：
确定第一候选卫星和第二候选卫星之间的目标卫星间基线向量；根据所述目标卫星间基线向量生成平面投影向量，并按照所述平面投影向量计算所述第一候选卫星和所述第二候选卫星之间的有效基线长度。
一个可选的实施例中，所述平面投影向量的计算公式，包括：
=[2rxsin（u-/>）；rzsin（u-/>）；-rxcos（u-/>）]
=/>*（/>）
其中，为所述目标卫星间基线向量，rx为所述第一候选卫星的面内构型尺度信息，/>为rz为所述第一候选卫星的面外构型尺度信息，/>为所述第一候选卫星的面内构型相位信息，/>为所述第一候选卫星的面外构型相位信息，/>为所述平面投影向量，/>为所述第一候选卫星关联的平面法向量，u为所述第一候选卫星关联的纬度幅角；
其中，所述有效基线长度的计算公式，包括：
=|/>*/>|
其中，所述有效基线长度，/>为所述第一候选卫星相对于目标点的第二单位向量。
一个可选的实施例中，所述选择模块408进一步被配置为：
根据比较结果选择小于所述基准基线长度的至少一个目标有效基线长度；确定每个目标有效基线长度关联的第三候选卫星和第四候选卫星；将所述第三候选卫星和所述第四候选卫星作为目标卫星执行所述观测任务。
一个可选的实施例中，所述装置，还包括：
更新模块，被配置为确定所述目标卫星系统中主星和辅星构成的初始异轨道面绕飞卫星编队构型；根据所述初始异轨道面绕飞卫星编队构型确定所述辅星对应的构型信息，并根据所述构型信息拟合所述辅星的卫星隔离距离；将所述卫星隔离距离作为所述初始异轨道面绕飞卫星编队构型的构型约束条件的情况下，根据所述主星的主星轨道根数以及所述辅星的辅星轨道根数，将所述初始异轨道面绕飞卫星编队构型更新为异轨道面绕飞卫星编队构型。
本实施例提供的卫星选择装置，为了能够选择编队构型内当前时刻最适合执行任务的目标卫星执行观测任务，可以先响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，在该构型下，可以先获取异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；此后可以根据异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度，进而确定卫星能否高效且精准执行观测任务的重要参数，在此基础上，可以确定观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与基准基线长度进行比较；最后即可根据比较结果在多个候选卫星中选择当前时刻最适合执行任务的目标卫星去执行观测任务。实现在编队构型中选择目标卫星时，可以通过计算有效基线的方式确定各个观测卫星执行任务的影响因子，基于该影响因子进行目标卫星的选择，可以确保被选择的卫星是编队构型中最适合的卫星，进而可以有效的保证观测任务执行的效率和准确性。
上述为本实施例的一种卫星选择装置的示意性方案。需要说明的是，该卫星选择装置的技术方案与上述的卫星选择方法的技术方案属于同一构思，卫星选择装置的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星选择方法的技术方案的描述。此外，装置实施例中的各组成部分应当理解为实现该程序流程各步骤或该方法各步骤所必须建立的功能模块，各个功能模块并非实际的功能分割或者分离限定。由这样一组功能模块限定的装置权利要求应当理解为主要通过说明书记载的计算机程序实现该解决方案的功能模块构架，而不应当理解为主要通过硬件方式实现该解决方案的实体装置。
图5示出了根据本申请一实施例提供的一种计算设备500的结构框图。该计算设备500的部件包括但不限于存储器510和处理器520。处理器520与存储器510通过总线530相连接，数据库550用于保存数据。
计算设备500还包括接入设备540，接入设备540使得计算设备500能够经由一个或多个网络560通信。这些网络的示例包括公用交换电话网（PSTN，Public SwitchedTelephone Network）、局域网（LAN，Local Area Network）、广域网（WAN，Wide AreaNetwork）、个域网（PAN，Personal Area Network）或诸如因特网的通信网络的组合。接入设备540可以包括有线或无线的任何类型的网络接口（例如，网络接口卡（NIC，networkinterface controller））中的一个或多个，诸如IEEE802.11无线局域网（WLAN，WirelessLocal Area Network）无线接口、全球微波互联接入（Wi-MAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access）接口、以太网接口、通用串行总线（USB，Universal Serial Bus）接口、蜂窝网络接口、蓝牙接口、近场通信（NFC，Near FieldCommunication）接口，等等。
在本申请的一个实施例中，计算设备500的上述部件以及图5中未示出的其他部件也可以彼此相连接，例如通过总线。应当理解，图5所示的计算设备结构框图仅仅是出于示例的目的，而不是对本申请范围的限制。本领域技术人员可以根据需要，增添或替换其他部件。
计算设备500可以是任何类型的静止或移动计算设备，包括移动计算机或移动计算设备（例如，平板计算机、个人数字助理、膝上型计算机、笔记本计算机、上网本等）、移动电话（例如，智能手机）、可佩戴的计算设备（例如，智能手表、智能眼镜等）或其他类型的移动设备，或者诸如台式计算机或个人计算机（PC，Personal Computer）的静止计算设备。计算设备500还可以是移动式或静止式的服务器。
其中，处理器520用于执行所述卫星选择方法的计算机可执行指令。
上述为本实施例的一种计算设备的示意性方案。需要说明的是，该计算设备的技术方案与上述的卫星选择方法的技术方案属于同一构思，计算设备的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星选择方法的技术方案的描述。
本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时以用于卫星选择方法。
上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的卫星选择方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星选择方法的技术方案的描述。
本说明书一实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现上述卫星选择方法的步骤。
上述为本实施例的一种计算机程序产品的示意性方案。需要说明的是，该计算机程序产品的技术方案与上述的卫星选择方法的技术方案属于同一构思，计算机程序产品的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述卫星选择方法的技术方案的描述。
所述计算机指令包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些地域，根据专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本申请的内容，可作很多的修改和变化。本申请选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (11)
1.一种卫星选择方法，其特征在于，包括：
响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；
根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度；
确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较；
根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异轨道面绕飞卫星编队构型中任意一个候选卫星对应的观测信息的确定，包括：
获取候选卫星相对于地心的第一单位向量，以及所述候选卫星相对于目标点的第二单位向量；
根据所述第一单位向量和所述第二单位向量计算平面法向量，将所述平面法向量作为所述候选卫星对应的观测信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述平面法向量的计算公式，包括：
=[0；0；1]
=RX（/>）RY（/>）RX（/>）/>
=/>*/>
其中，为所述第一单位向量，/>为所述第二单位向量，/>为所述平面法向量，R为旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕X轴旋转/>角的旋转矩阵，RY（/>）为候选卫星绕Y轴旋转/>角的旋转矩阵，RX（/>）为候选卫星绕Z轴旋转/>角的旋转矩阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度，包括：
获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息；
根据所述编队构型信息确定所述多个候选卫星中各个候选卫星之间的卫星间基线向量；
根据所述卫星间基线向量计算各个候选卫星之间的有效基线长度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个候选卫星中任意两个候选卫星之间的有效基线长度的计算，包括：
确定第一候选卫星和第二候选卫星之间的目标卫星间基线向量；
根据所述目标卫星间基线向量生成平面投影向量，并按照所述平面投影向量计算所述第一候选卫星和所述第二候选卫星之间的有效基线长度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述平面投影向量的计算公式，包括：
=[2rxsin（u-/>）；rzsin（u-/>）；-rxcos（u-/>）]
=/>*（/>）
其中，为所述目标卫星间基线向量，rx为所述第一候选卫星的面内构型尺度信息，/>为rz为所述第一候选卫星的面外构型尺度信息，/>为所述第一候选卫星的面内构型相位信息，为所述第一候选卫星的面外构型相位信息，/>为所述平面投影向量，/>为所述第一候选卫星关联的平面法向量，u为所述第一候选卫星关联的纬度幅角；
其中，所述有效基线长度的计算公式，包括：
=|/>*/>|
其中，所述有效基线长度，/>为所述第一候选卫星相对于目标点的第二单位向量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务，包括：
根据比较结果选择小于所述基准基线长度的至少一个目标有效基线长度；
确定每个目标有效基线长度关联的第三候选卫星和第四候选卫星；
将所述第三候选卫星和所述第四候选卫星作为目标卫星执行所述观测任务。
8.一种卫星选择装置，其特征在于，包括：
获取模块，被配置为响应于针对目标卫星系统分配的观测任务确定异轨道面绕飞卫星编队构型，并获取所述异轨道面绕飞卫星编队构型中多个候选卫星分别对应的观测信息；
计算模块，被配置为根据所述异轨道面绕飞卫星编队构型对应的编队构型信息以及每个候选卫星对应的观测信息，计算各个候选卫星之间的有效基线长度；
确定模块，被配置为确定所述观测任务对应的基准基线长度，并将各个候选卫星之间的有效基线长度与所述基准基线长度进行比较；
选择模块，被配置为根据比较结果在所述多个候选卫星中选择目标卫星并执行所述观测任务。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
11.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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