一种多卫星联合观测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星任务规划与调度领域，涉及一种多卫星联合观测方法及系统。
【背景技术】
[0002]卫星观测任务规划问题是一种基于特定约束的资源优化分配问题，即将有限的资源分配到不同的任务时间段上。其目的在于在指定条件下，完成尽可能多的卫星观测任务。多卫星任务规划是指在进行遥感技术应用之前，利用可用的卫星资源，为目标区域制定成像方案，使得在经过卫星成像之后，获取的卫星影像可以完全(或基本完全)覆盖目标区域，并且可以对目标区域进行相应的遥感应用。
[0003]多卫星联合观测，是指基于卫星的运行控制系统、测控系统和数据传输系统，调度和控制多颗卫星，综合利用多种成像卫星的不同载荷进行联合观测，难点在于满足极其复杂约束，并规划出用户满意的结果。
[0004]传统模式下，任务规划方法简单、可靠，对于单一载荷、工作模式简单、机动能力不强的单颗卫星非常有用。然而，一方面，随着卫星功能、性能，特别是姿态机动能力的快速提升，卫星成像模式、数据处理模式越来越复杂；另一方面，针对我国近期发生的“马航事件”和森林火险等情况，卫星观测的应用需求不断提高。传统的各个卫星“各自为政”的任务规划方法会造成卫星在轨的使用效能低。在规划流程中进行约束检查的方式造成计算效率低；而陈旧、单一的约束检查模式与传统卫星的特性紧密联系，这使得约束检查环节对性能越来越强大卫星不具备可扩展性。因此，现行多卫星联合观测方法无法匹配现在越来越复杂的卫星资源和观测任务。多卫星联合观测的快速任务规划已成为制约卫星使用效能的主要瓶颈因素。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种多卫星联合观测方法及系统，以解决现有技术中，多卫星联合观测方法无法匹配现在越来越复杂的卫星资源和观测任务、制约卫星在轨的使用效能、扩展性差和计算效率低的缺陷，达到匹配强大性能的卫星、复杂的卫星资源和观测任务，实现多卫星联合观测的快速任务规划的功效。
[0006]为此，本发明提供的技术解决方案是:
[0007]一种多卫星联合观测方法，包括:
[0008]将观测任务根据设定策略分解为子任务，所述子任务对应有约束和指标；
[0009]根据卫星资源和所述子任务的约束进行资源约束筛选，得到所述子任务的匹配卫星；
[0010]将所述子任务发送给其匹配卫星，得到所述匹配卫星返回的任务调度结果；
[0011]根据所述子任务的指标和预设的评估原则对所述任务调度结果进行评估；
[0012]根据评估结果从所述匹配卫星中确定该子任务对应的目标卫星；
[0013]将所述子任务分配给其对应的目标卫星执行。
[0014]较佳的，在将观测任务根据设定策略分解为至少一个子任务之前，还包括:
[0015]判断是否存在待执行的观测任务，如果是，则加载卫星资源和该观测任务信息；否贝IJ，结束流程。
[0016]较佳的，所述的多卫星联合观测方法中:
[0017]所述子任务为多个具有触发机制的系列子任务。
[0018]较佳的，所述的多卫星联合观测方法，还包括:
[0019]当所述子任务无匹配卫星时，删除该子任务。
[0020]较佳的，所述的多卫星联合观测方法中:
[0021]所述评估原则包括优先级顺序准则、最短时间完成准则和/或原方案最小变更准则。
[0022]较佳的，所述的多卫星联合观测方法，所述约束包括:
[0023]任务约束、资源约束和/或卫星可见性约束。
[0024]较佳的，所述将所述子任务发送给其匹配卫星之后，还括:
[0025]为所述匹配卫星设定任务调度结果的返回时限。
[0026]较佳的，所述将所述子任务发送给其匹配卫星之后，还包括:
[0027]计算所述子任务的备选时间窗列表；
[0028]对所述子任务进行约束检查；若满足设定约束，则将所述子任务加入所述匹配卫星的已有任务列表。
[0029]较佳的，所述的多卫星联合观测方法，还包括:
[0030]当所述子任务的备选时间窗列表为空时；
[0031]按照预设的冲突规则，用所述子任务替换所述匹配卫星中优先级低的任务。
[0032]相应于上述方法，本发明还提供了一种多卫星联合观测系统，包括:
[0033]任务分解模块，用于将观测任务根据设定策略分解为子任务，所述子任务对应有约束和指标;
[0034]筛选模块，用于根据卫星资源和所述子任务的约束进行资源约束筛选，得到所述子任务的匹配卫星；
[0035]任务匹配模块，用于将所述子任务发送给其匹配卫星，得到所述匹配卫星返回的任务调度结果；
[0036]评估模块，用于根据所述子任务的指标和预设的评估原则对所述任务调度结果进行评估；
[0037]卫星选定模块，用于根据评估结果从所述匹配卫星中确定该子任务对应的目标卫星；
[0038]任务执行模块，用于将所述子任务分配给其对应的目标卫星执行。
[0039]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0040]本发明提供的多卫星联合观测方法和系统中，将多卫星任务规划分为两个层次，首先将任务观测任务分解为子任务后，通过对多个匹配卫星的任务调度结果的评估，选择最佳单个目标卫星作为执行任务的目标卫星，通过多个目标卫星分别执行各个子任务，实现了多个卫星联合执行观测任务，能够充分的利用卫星的性能和复杂资源。本方案能够充分利用卫星的在轨的使用效能，与传统的各卫星各自执行任务、单一约束的方案相比，本申请方案的扩展性和计算效率高，能够充分利用复杂的卫星资源执行复杂观测任务，达到多卫星联合观测快速任务规划执行的效果。
【附图说明】
[0041]图1为本发明提供的多卫星联合观测方法流程示意图；
[0042]图2为本发明提供的多卫星联合观测方法预处理流程示意图；
[0043]图3为本发明提供的任务分配和调度结果评估示意图；
[0044]图4为本发明提供的任务层面的评估指标示意图；
[0045]图5为本发明提供的卫星执行子任务的流程示意图；
[0046]图6为本发明提供的多卫星联合观测系统框架组成图。
【具体实施方式】
[0047]针对现有技术中，多卫星联合观测方法无法匹配现在越来越复杂的卫星资源和观测任务、制约卫星在轨的使用效能、扩展性差和计算效率低的缺陷，本申请实施例提供了一种多卫星联合观测方法，以达到匹配强大性能的卫星、复杂的卫星资源和观测任务，实现多卫星联合观测的快速任务规划的功效。
[0048]结合附图1所述的方法流程示意图，对本实施例作进一步说明，该方法包括以下步骤:
[0049]步骤S101，将观测任务根据设定策略分解为子任务，所述子任务对应有约束和指标；
[0050]复杂观测任务根据预先设定的策略，分解为一个或多个有一定触发机制的系列子任务，并将子任务描述为任务规划的标准形式一一约束和指标。例如，移动目标搜索侦察、灾害预防和救助等卫星应用任务，要分解成有一定触发机制的一系列子任务链；区域侦照任务可以视为只包含一个子任务。
[0051]其中，针对不同的任务类型，可以有以下的分解设定策略:
[0052](I)周期任务:同样的单次任务作为子任务多次下发，以时间为触发机制，周期任务由每次任务求和。每次子任务都作为一个区域任务处理。
[0053](2)移动目标搜索任务:根据载荷的幅宽和分辨率，发布时序任务，以事件作为触发机制:下一次子任务的触发条件是上一次区域扫描已经完成或者发现目标；