一种多卫星联合观测方法及系统的制作方法_3

文档序号:9888818阅读:来源:国知局
)成像资源约束
[0096]a)卫星平台约束
[0097]能量与热约束:在进行任务规划时,需要考虑卫星能量(包括电能与热)对卫星观测活动的影响。
[0098]固存约束:包括存储容量限制、文件数目上限约束、随机存取数据的能力约束、记录码速率、回放码速率等。
[0099]机动性约束:包括连续侧摆次数、最大侧摆角度等。
[0100]b)卫星载荷约束
[0101]通用约束:包括载荷的视场角、幅宽,工作模式约束(有效载荷有实传、准实传、记录和回放四种正常业务工作模式及高分相机调焦模式和单载波模式两种特殊工作模式,在不同工作模式下,卫星的不同工作区域有不同姿态,相机不同访问角度),指令模板的切换时间(成像模式之间的切换约束,开关机时间、侧摆时间等,具体表现为在两次连续的观测动作之间,卫星一般需要满足一定的动作切换时间),多载荷协同工作约束(同一颗卫星上的多个载荷同时工作,占用的是同一个卫星平台)等。
[0102]特性约束:包括卫星载荷类型所具有的分辨率、幅宽等。
[0103](2)数传资源约束
[0104]a)接收站资源约束:包括接收速率、天线切换时间等。
[0105]b)中继卫星数传约束:包括中继卫星接收时间表、接收速率、存储容量等。
[0106](3)测控资源约束
[0107]a)测控站资源约束:包括测控站的遥控码速率、测控时间表等。
[0108]b)中继卫星测控约束:包括中继卫星测控时间表、遥控码速率等。
[0109](4)动作唯一性约束:即不允许同一颗卫星执行的两个动作有时间上的交叉。
[0110]( 二 )综合约束,卫星的可见性约束,包括观测可见性、数传可见性和测控可见性等。
[0111](I)观测可见性:卫星在与地面目标可见时,有些卫星载荷在特定条件下无法有效观测。因此卫星要在满足一定的观测条件下才能进行对地观测。对于不同载荷,观测可见性有所不同,例如对于可见光载荷,要考虑太阳高度角、云量、大气颗粒物(沙尘、雾、雨、雪、霾)等;对于红外载荷,要考虑云量等。
[0112](2)数传可见性:包括地面站接收时间窗口约束(指卫星在与地面站可见并满足一定的接收条件下才能传输数据),以及中继卫星数传时间窗约束(指可用的中继卫星数传时间)。
[0113](3)测控可见性:包括测控站测控时间窗口约束(指卫星在与测控站可见并满足一定的测控条件下才能传输指令),以及中继卫星测控时间窗约束(指可用的中继卫星测控时间)。
[0114]本实施例中,采用可以外部调用的插件约束检查模块进行资源约束筛选,在单个卫星的任务执行主流程中不必考虑卫星特性或任务特性造成的约束的差异,特别适用于载荷、轨道特性、测控、中继或数传资源等存在明显差异的约束复杂的多卫星群体,具有良好的通用性,并对未来性能更强大的卫星具有可扩展性。
[0115]实施例三:
[0116]在实施例一步骤S104所述的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的基础上,本实施例提供了一种详细的评估方法和指标,以应对更多更复杂的方案,得到最佳的评估结果,具体的,所述评估原则包括:
[0117](一)基本原则,具体可以包括:
[0118]优先级顺序准则:当新增任务中存在一些高优先级任务或者一些突发事件带来的紧急任务时,必须优先保证这些任务的及时安排。
[0119]最短时间完成准则:动态调整对时效性要求较高。如果动态调整消耗的时间过长,由于卫星指令上传机会和安全性的限制,调整后的新规划方案将已经用处不大或完全失效。
[0120]原方案最小变更准则:当需要对方案进行动态调整时,应使调整后的方案与初始方案的变化尽可能小。
[0121](二)可选原则,具体可以包括:
[0122](I)任务完成情况,即:算法规划结果中的卫星观测方案、地面站跟踪接收方案对实际规划任务或者测试算例中的卫星观测任务、地面站跟踪接收任务的完成程度。规划算法应该使卫星观测获得尽可能高的综合效益,核心内容是“多”,有以下原则可选:
[0123]a)完成尽可能多的任务,或完成的观测覆盖率尽可能高;
[0124]b)完成重要性等级尽可能高的任务;
[0125]c)完成的任务收益尽可能高,收益可以是观测质量、任务完成时间等。
[0126](2)资源利用情况,即:算法规划结果中的卫星观测方案、地面站跟踪接收方案对卫星和地面站的有效利用程度。规划算法应该使卫星观测资源和地面站跟踪接收资源在规划时段内获得充分、均衡的利用,核心内容是“少”,有以下原则可选:
[0127]a)对于单个任务,调用的资源尽可能少,包括尽可能少的观测次数、区域拆分、载荷消耗、用电和固存消耗等。
[0128]b)地面站资源尽可能充分利用,使各卫星有尽可能多的数据传输机会。卫星传输获得的信息越多,地面站资源的利用就越充分。
[0129]c)卫星资源尽可能均衡利用,即在获得尽可能多、尽可能重要的观测任务序列的同时,单个卫星所消耗的载荷能力越少越好,卫星间的负载分配越平均越好。尽量平均使用每颗卫星资源,尽量避免某颗卫星过度观测而其他卫星长期处于闲置状态。
[0130]本实施例中,评估在子任务层面进行,评价过程处理的对象是各卫星投标后反馈的任务规划指标,依据是所述子任务的指标和预设的评估原则。任务规划指标:任务规划综合考虑规划效果和算法效率,其中规划效果包括任务完成情况和资源利用情况两方面,如图4所示的任务层面的评估指标示意图所示。
[0131]任务层面的指标可以用来量化所选定的评估原则;子任务层面的指标经过适当运算可以得出任务层面的指标。由于任务分配在子任务层面展开,因此评估也在子任务层面展开。
[0132]本实施例提供多种不同类型的评估指标,评估策略和指标可根据用户需求等实际使用情况进行设置,在评估过程中考量了多方面的影响因素,可以应对更多更复杂的方案,得到最佳的评估结果,便于为子任务分配更合适的目标卫星执行,能够提高多卫星联合观测方法的执行效率和效果。
[0133]实施例四:
[0134]本申请中,单颗卫星的任务调度的过程是反复迭代过程,要不断进行约束检查和冲突检查,在上述实施例的基础上,本实施例提供了单颗卫星在接收到分配的子任务之后,执行该子任务的方法实施例。
[0135]具体的,所述的多卫星联合观测方法,在将所述子任务发送给其匹配卫星之后,还可以包括:
[0136]计算所述子任务的备选时间窗列表;
[0137]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。
[0138]为了进一步的实现对子任务的快速高效处理,可以预先为各个子任务设置执行的优先级,因此,所述的多卫星联合观测方法还可以包括:
[0139]当所述子任务的备选时间窗列表为空时;
[0140]按照预设的规则冲突,用所述子任务替换所述匹配卫星中优先级低的任务。
[0141]以下为结合上述方法提供的具体的实施方式,参见图5所示的流程示意图,所述卫星执行子任务的流程可包括以下步骤:
[0142]步骤(一):加载所述卫星已有任务列表和可用资源列表。
[0143]步骤(二 ):加载该卫星分配到的新子任务。
[0144]步骤(三):为所述新的子任务计算所有可能的时间窗口,得到“备选时间窗列表a,,。
[0145]步骤(四):冲突检查:将“备选时间窗列表a”与已有任务列表进行对比,依次删掉“备选时间窗列表a”中被已有任务占用的时间窗,生成“备选时间窗列表b”。若“备选时间
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