一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，包括：任务输入模块、任务解析模块、地面任务规划模块、星上任务规划模块和任务调度模块；其中，任务输入模块从用户获取任务信息后输入任务解析模块；任务解析模块接收任务信息并进行数字化处理形成离散的赋值函数和指令块；地面任务规划模块将多个离散的赋值函数编排成卫星操控指令序列；星上任务规划模块将地面任务解析模块提供的指令块编排成成像任务指令序列，并将成像任务指令序列发送到任务调度模块；任务调度模块将卫星操控指令序列和成像任务指令序列分发到每个控制器。本发明专利技术辅助提升遥感卫星在轨工作时可靠性和对地观测效能，更好的满足用户成像任务需求。

An intelligent control system for satellite and earth integration for optical remote sensing satellite

The invention discloses a method for static rail optical remote sensing satellites integrated intelligent control system, which includes task input module, task analysis module, task planning module, ground satellite mission planning module and task scheduling module; wherein, the input module for task task information input from the user task analysis module; task analysis module the receiving task information and digitize form assignment function and instruction block discrete task planning module; ground multiple discrete assignment function is arranged into satellite control command sequence; satellite mission planning module will block ground task analysis module provides the imaging task arranged into a sequence of instructions, and the imaging task sequence of instructions sent to the task scheduling module; task scheduling module of satellite control instruction sequences and imaging task sequence of instructions is distributed to each control A device. The invention helps to improve the reliability and the ground observation efficiency of remote sensing satellites in orbit, and better meet the needs of the users' imaging tasks.

【技术实现步骤摘要】
一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统
本专利技术属于卫星系统设计领域，尤其涉及一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统。
技术介绍
地球静止轨道(GEO)光学遥感卫星可以作为一类以任务为实时主导的对地观测卫星，具有对全球各重点军事目标地区、各灾害频繁区域的持续覆盖的“随时可达”能力、全天时成像的“随时可见”能力、快速灵活的任务响应能力，非常适合对地球进行长期的连续监视和快速的访问成像。近些年来，随着光学成像载荷技术和卫星姿态控制技术的发展，出现了地球同步轨道高分辨率光学对地成像卫星的概念和相关技术的研究及工程上的研制，目的是充分发挥高轨道驻留时间长的优势，满足多类各方面军民应用需求，因此该类卫星也将是未来光学对地观测卫星技术发展的一个重要领域。相比与通信卫星或是导航卫星，遥感卫星任务具有间歇性、多样性和不确定性，任务规划规划时间短，用户运控负担极大，目前，我国遥感卫星采用基于静态应用约束和指令模板的运控体制。运控体制简单、可靠，对于单一载荷、工作模式简单、机动能力不强的传统卫星非常有用。然而，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、天线传输策略越来越复杂，基于静态约束和指令模板的传统运控模式操控难度高、卫星在轨使用效能低。
技术实现思路
静止轨道光学遥感卫星星地一体化智能操控系统设计目标是实现对卫星成像资源有效利用，由于静止轨道光学成像卫星长期驻留固定区域上空，无测控弧段的限制，可快速响应各类紧急观测任务，具有观测范围大、重访时间短、持续观测时间长等特点，因此，静止轨道光学遥感卫星星地一体化智能操控系统的任务是根据用户提出的成像需求、航天器当前的资源状况、以及设备的使用约束条件等，快速制定各种动作计划并分配资源，将使命级任务分解成指令序列，以最合理及迅速的方式实现对地观测数据的高效优质获取和传输，操控卫星完成各类成像任务，最有效发挥卫星价值。本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，辅助提升遥感卫星在轨工作时可靠性和对地观测效能，更好的满足用户成像任务需求。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，包括：任务输入模块、任务解析模块、地面任务规划模块、星上任务规划模块和任务调度模块；其中，所述任务输入模块从用户获取任务信息后输入所述任务解析模块；所述任务解析模块接收任务信息并进行数字化处理形成多个离散的赋值函数和指令块，将多个离散的赋值函数传递给所述地面任务规划模块，将指令块传递给所述星上任务规划模块；所述地面任务规划模块通过智能任务规划算法将多个离散的赋值函数编排成卫星操控指令序列，并将卫星操控指令序列发送到所述任务调度模块；所述星上任务规划模块将地面任务解析模块提供的指令块编排成成像任务指令序列，并将成像任务指令序列发送到所述任务调度模块；所述任务调度模块采用基于时间片的任务指令分发方式将卫星操控指令序列和成像任务指令序列分发到每个控制器。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，获取任务信息包括如下步骤：添加三维显示控件AGIGlobeControl和二维显示控件AGIMapControl，并调用NewScenario接口函数来新建场景；调用IAgSatellite接口函数设定卫星和卫星轨道参数；调用IAgSensor接口函数设定卫星有效载荷参数；调用IAgAreaTarget和IAgLineTarget函数获取从用户在可视化界面内点、圈的观测区域信息；自编写函数获取用户输入的观测任务成像时间、区域位置信息、区域范围和形状、成像谱段、观测次数、观测时长、有效载荷参数、接收地面站位置参数。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，所述指令块为供星上可读的十六进制码字。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，所述智能任务规划算法为分枝定界算法。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，通过智能任务规划算法将多个离散的赋值函数编排成卫星操控指令序列包括如下步骤：将以经纬度表示的观测区域映射到适用于卫星观测的有效视场平面中，形成映射图像；利用有效载荷视场形成的图形去覆盖映射图像，以载荷视场图形为单元进行划分形成覆盖矩阵，再通过几何方法确定覆盖矩阵的每个单元是否需要实现覆盖；根据映射结果构建任务规划模型，确定任务规划目标函数，选择卫星工作模式与任务规划模型相对应；根据卫星载荷成像能力、姿态机动能力、数据传输能力，通过分枝定界树搜索、统计能够覆盖全部映射图像的可行方案，并按照优化指标进行优化；判断是否完成成像观测任务，满足观测覆盖要求和成像次数要求；输出任务工作序列，并形成可供星上读取的卫星操控指令序列。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，所述星上任务规划模块通过指令模板将地面任务解析模块提供的指令块编排成成像任务指令序列。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，所述基于时间片的任务指令分发方式包括：卫星操控指令序列和成像任务指令序列存储于任务调度模块中的任务执行缓存区，任务调度模块周期性检测任务执行缓存区内的卫星操控指令序列和成像任务指令序列的时间标识，通过与任务调度模块的高精度时钟控制源输出的时间相比较，若输出时间大于时间标识，则任务调度模块立即发送卫星操控指令序列或成像任务指令序列。上述面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统中，所述指令块为一条仅包含用户观测任务必要参数信息的指令块。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术将传统的以文本形式制定的观测任务形式转换成以可视化操控界面的制定形式，任务设定更加方便快捷，任务响应更加迅速，同时系统屏蔽掉卫星完成指定任务所采取的实现细节及控制卫星的底层操作，用户使用更加人性化；(2)本专利技术采用星地一体化的智能规划系统设计，可根据不同任务观测特点选择星上任务规划或地面任务规划，任务执行更加灵活、智能化，可满足不同任务应用需求；(3)本专利技术采用灵活的指令分发系统设计，任务安排更加方便、智能和人性化。附图说明图1是本专利技术的面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统的框图；图2是本专利技术的地面任务规划系统流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：图1是本专利技术的面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统的框图。如图1所示，该面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统包括：任务输入模块1、任务解析模块2、地面任务规划模块3、星上任务规划模块4和任务调度模块5；其中，任务输入模块1从用户获取任务信息后输入任务解析模块2；任务解析模块2接收任务信息并进行数字化处理形成多个离散的赋值函数和一条仅包含用户观测任务必要参数信息的指令块，将多个离散的赋值函数传递给地面任务规划模块3，将一条仅包含用户观测任务必要参数信息的指令块传递给星上任务规划模块4；地面任务规划模块3通过智能任务规划算法将多个离散的赋值函数编排成卫星操控指令序列，并将卫星操控指令序列发送到任务调度模块5；星上任务规划模块4将地面任务解析模块提供的指令块编排成成像任务指令序列，并将成像任务指令序列发送到任务调度模块5；任务调度模块5采用基于时间片的任务指令分发方式将卫星操控指令序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，其特征在于包括：任务输入模块(1)、任务解析模块(2)、地面任务规划模块(3)、星上任务规划模块(4)和任务调度模块(5)；其中，所述任务输入模块(1)从用户获取任务信息后输入所述任务解析模块(2)；所述任务解析模块(2)接收任务信息并进行数字化处理形成指令块和多个离散的赋值函数，将多个离散的赋值函数传递给所述地面任务规划模块(3)，将指令块传递给所述星上任务规划模块(4)；所述地面任务规划模块(3)通过智能任务规划算法将多个离散的赋值函数编排成卫星操控指令序列，并将卫星操控指令序列发送到所述任务调度模块(5)；所述星上任务规划模块(4)将地面任务解析模块提供的指令块编排成成像任务指令序列，并将成像任务指令序列发送到所述任务调度模块(5)；所述任务调度模块(5)采用基于时间片的任务指令分发方式将卫星操控指令序列和成像任务指令序列分发到每个控制器。

【技术特征摘要】
1.一种面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，其特征在于包括：任务输入模块(1)、任务解析模块(2)、地面任务规划模块(3)、星上任务规划模块(4)和任务调度模块(5)；其中，所述任务输入模块(1)从用户获取任务信息后输入所述任务解析模块(2)；所述任务解析模块(2)接收任务信息并进行数字化处理形成指令块和多个离散的赋值函数，将多个离散的赋值函数传递给所述地面任务规划模块(3)，将指令块传递给所述星上任务规划模块(4)；所述地面任务规划模块(3)通过智能任务规划算法将多个离散的赋值函数编排成卫星操控指令序列，并将卫星操控指令序列发送到所述任务调度模块(5)；所述星上任务规划模块(4)将地面任务解析模块提供的指令块编排成成像任务指令序列，并将成像任务指令序列发送到所述任务调度模块(5)；所述任务调度模块(5)采用基于时间片的任务指令分发方式将卫星操控指令序列和成像任务指令序列分发到每个控制器。2.根据权利要求1所述的面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，其特征在于：获取任务信息包括如下步骤：添加三维显示控件AGIGlobeControl和二维显示控件AGIMapControl，并调用NewScenario接口函数来新建场景；调用IAgSatellite接口函数设定卫星和卫星轨道参数；调用IAgSensor接口函数设定卫星有效载荷参数；调用IAgAreaTarget和IAgLineTarget函数获取从用户在可视化界面内点、圈的观测区域信息；自编写函数获取用户输入的观测任务成像时间、区域位置信息、区域范围和形状、成像谱段、观测次数、观测时长、有效载荷参数、接收地面站位置参数。3.根据权利要求1所述的面向静轨光学遥感卫星星地一体化智能操控系统，其特征在于：所述指令块为供星上可读的十六进制码字。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：于登云，刘凤晶，刘云鹤，王丽俐，朱玛，刘鑫，韦涌泉，李果，杨国巍，周永恒，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11