全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置与流程

本发明涉及航空，特别是一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置。

背景技术：

1、随着我国陆地观测卫星的增多，卫星数据获取能力大幅提升。由于光学类卫星在数据获取过程中易受到天气影响，因此云覆盖量较多将导致卫星影像产品质量较差。目前，我国陆地观测卫星多未搭载云探载荷，以目前的卫星运行模式，只有影像数据回传处理后才能分析影像的价值，所以卫星任务规划过程中，需要结合观测时段云量分布以避免这种卫星观测资源的浪费。

2、目前，卫星智能任务规划多基于单一大区网格划分、分区观测，利用启发式进行多次迭代获取区域分割最优解以减少资源浪费，或基于单一卫星单一目标制定卫星观测计划，对全球多个观测任务统筹考虑较少。另外，以上研究均未考虑天气因素对陆地观测卫星数据获取有效性的影响，仅从覆盖效率或是需求观测时效性等方面就行了相关研究。随着我国相同分辨率光学卫星数量的增加，对全球范围的有效数据获取能力大幅提升，但由于卫星观测能力及天气因素的限制，如何对全球范围的多个区域实现卫星智能任务规划，成为卫星资源合理利用主要考虑的因素之一。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置。

2、本发明的技术解决方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法，所述方法包括：

4、建立卫星参数库，并初始化观测时段；

5、配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据；

6、计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据；

7、根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段；

8、基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束，设置卫星幅宽范围内云量阈值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段；

9、基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。

10、可选地，所述建立卫星参数库，并初始化观测时段，包括：

11、根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库；

12、根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化观测时段。

13、可选地，所述配准全球性云量预测数据坐标，及统计多区域云量数据，包括：

14、根据云量预测数据，建立图像坐标系；

15、根据所述云量预测数据图像坐标系指示的图像坐标与经纬度坐标的对应关系及像元分辨率，将云量预测数据进行坐标转换并建立经纬度坐标系，得到经纬度配准的全球性云量数据；

16、通过所述全球区域矢量文件及配准的全球性云量数据，进行区域云量数据剪裁，获取所述多区域云量统计值。

17、可选地，所述计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据，包括：

18、依据卫星编号，获取卫星两行根，并对所述卫星两行根预处理；

19、基于预处理的卫星两行根，确定各卫星的卫星星下点轨迹；

20、对所述卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到所述预处理卫星星下点轨迹数据。

21、可选地，所述根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段，包括：

22、获取全球区域数据初筛后满足云量要求的区域矢量文件所包含的星下点；

23、以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内所有像素点经纬度；

24、统计各全球性区域中卫星载荷成像幅宽内经纬度处对应的云量值，以设置的卫星载荷成像幅宽内云量阈值进行卫星过境弧段筛选，得到有效卫星过境弧段。

25、可选地，所述基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束，设置卫星载荷成像幅宽内云量阈值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段，包括：

26、以卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序；

27、根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，进行有效成像弧段的缩短、合并与删除，并统计从排序的卫星有效过境弧段内进行筛选和优化的成像弧段总数量和成像总时长；

28、根据所述筛选和优化后的成像弧段总数量和总时长，重新设置云量阈值再次进行筛选与优化，以满足卫星参数中的卫星成像载荷使用约束，确定最优成像弧段。

29、第二方面，本发明实施例提供了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划装置，所述装置包括：

30、参数库建立模块，用于建立卫星参数库，并初始化观测时段；

31、云量数据统计模块，用于配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据；

32、轨迹数据获取模块，用于计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据；

33、有效成像弧段计算模块，用于根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段；

34、最优成像弧段获取模块，用于基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束和卫星载荷成像幅宽内云量统计值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段；

35、成像方案生成模块，用于基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。

36、可选地，所述参数库建立模块包括：

37、卫星参数库建立单元，用于根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库；

38、观测时段初始化单元，用于根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化观测时段。

39、可选地，所述云量数据统计模块包括：

40、坐标系建立单元，用于根据云量预测数据，建立图像坐标系；

41、坐标配准单元，用于根据所述云量预测数据图像坐标系指示的图像坐标与经纬度坐标的对应关系及像元分辨率，将云量预测数据进行坐标转换并建立经纬度坐标系，得到经纬度配准的全球性云量数据；

42、云量数据获取单元，通过所述区域矢量文件及配准的全球性云量数据，进行区域性云量数据剪裁，获取所述多区域云量统计值。

43、可选地，所述轨迹数据获取模块包括：

44、预处理单元，用于依据卫星编号，获取卫星两行根，并对所述卫星两行根预处理；

45、星下点轨迹确定单元，用于基于预处理的卫星两行根，确定各卫星的卫星星下点轨迹；

46、轨迹数据获取单元，用于对所述卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到所述预处理卫星星下点轨迹数据。

47、可选地，所述有效成像弧段计算模块包括：

48、星下点获取单元，用于获取全球区域数据初筛后满足云量要求的区域矢量文件所包含的星下点；

49、经纬度计算单元，用于以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内所有像素点经纬度；

50、卫星过境弧段获取单元，用于统计各全球性区域中卫星载荷成像幅宽内经纬度处对应的云量值，以设置的卫星载荷成像幅宽内云量阈值进行卫星过境弧段筛选，得到有效成像弧段。

51、可选地，所述最优成像弧段获取模块包括：

52、弧段排序单元，用于以卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序；

53、弧段数量筛选和优化单元，根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，进行有效成像弧段的缩短、合并与删除，并统计从排序的卫星有效过境弧段内进行筛选和优化的成像弧段总数量和成像总时长；

54、成像弧段确定单元，根据筛选和优化后的成像弧段总数量和总时长和卫星参数中的卫星成像载荷使用约束，重新设置云量阈值再次进行筛选与优化，确定最优成像弧段。

55、本发明与现有技术相比的优点在于：本发明实施例通过建立具备卫星轨道信息及成像载荷使用约束信息的卫星参数库；通过对全球云量预测数据产品进行预处理，得到具备地理位置信息的全球云量预测数据分布图。通过区域云量初步计算进行预筛选，以及计算区域范围内卫星星下线及对应幅宽范围云量值再次筛选，确定卫星有效成像弧段；结合卫星成像载荷使用约束情况，合理设置云量阈值信息，并进行卫星成像弧段的缩短、合并与删除，最终生成最优的卫星全球多区域成像方案，以保证在满足卫星成像载荷使用约束的前提下，对全球云量值较低的区域进行有效观测，实现卫星观测资源的合理分配。