考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法，属于卫星通信技术领域。该多成像卫星区域覆盖调度方法方法包括两个阶段，将生成覆盖模式和选择覆盖模式相分离，使得该方法结构合理、层次清晰；该多成像卫星区域覆盖调度方法基于贪婪算法的思想，能够提供至少一个覆盖方案，使得多个成像卫星尽可能的早地完成区域覆盖任务。

Multi imaging satellite coverage scheduling method considering sensor swinging

The invention discloses a multi-imaging satellite area coverage scheduling method considering sensor swing, which belongs to the field of satellite communication technology. The multi-imaging satellite area coverage scheduling method consists of two stages, which separates the generated coverage mode from the selected coverage mode, so that the structure of the method is reasonable and the hierarchy is clear. The satellite completes the regional coverage as early as possible.

【技术实现步骤摘要】
考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法
本专利技术涉及卫星通信
，具体地涉及一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法。
技术介绍
以马航MH370的搜索为例，2014年3月20日，澳大利亚声称在南印度洋发现疑似MH370残骸，位置为：纬度-43.58，经度90.57。为了搜索该点附近区域，可以把范围扩大为以该点为中心的一个正方形区域。中国曾调用多颗成像卫星对MH370展开搜索，每颗成像卫星的成像区域是一个条带形区域。图1示出了一颗成像卫星的成像的条带形区域的示意图，如图1所示，通过控制成像卫星上的传感器(如相机)的开关机时间，或者控制传感器的左右偏转角度，传感器成像的条带形区域的位置既可以沿成像扫描方向变化也可以沿垂直于成像扫描方向的方向变化(即可侧摆)。由于成像卫星成像需要消耗时间，在成像卫星资源充足的情况下，合理的安排各个成像卫星成像的条带形区域的位置，以使得多个成像卫星在将整个区域完全覆盖的前提下尽可能早的完成区域覆盖任务具有至关重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法，该方法通过调整成像卫星成像的条带形区域的位置获得尽可能早的完成区域覆盖任务的覆盖方案。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法，包括生成覆盖模式和选择覆盖模式，其中生成覆盖模式具体包括以下步骤：确定多个成像卫星的成像扫描方向；将欲覆盖的矩形区域划分成多个网格，以生成第一网格列表G；针对多个成像卫星中的每一个成像卫星：判断成像卫星的成像扫描方向是第一倾斜方向还是第二倾斜方向；在判断成像卫星的成像扫描方向为第一倾斜方向的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的多个网格重新排序，以生成第二网格列表LG，以第二网格列表LG中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历第二网格列表LG中的所有网格，以形成成像卫星的覆盖模式列表；在判断成像卫星的成像方向为第二倾斜方向的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的多个网格重新排序，以生成第三网格列表LG，并以第三网格列表LG中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历第三网格列表LG中的所有网格，以形成成像卫星的覆盖模式列表；遍历多个成像卫星，以得到覆盖模式集合，该覆盖模式集合包括每个成像卫星的覆盖模式列表；选择覆盖模式具体包括以下步骤：建立第四网格列表，第四网格列表在初始状态下包含第一网格列表中的所有网格；对于第四网格列表中的任意一个网格：从覆盖模式集合中筛选出所有的能够完全覆盖该网格的覆盖模式，以获得该网格的覆盖模式列表CL；计算成像卫星执行网格的覆盖模式列表CL中的每一个覆盖模式的执行结束时间，获得覆盖网格的最早执行结束时间；遍历第四网格列表，获得与第四网格列表中的所有的网格的最早执行结束时间；从第四网格列表中选出最早执行结束时间的值最大的优先网格；针对优先网格：从优先网格的覆盖模式列表中选择与覆盖优先网格的最早执行结束时间所对应的覆盖模式，并确定与该覆盖模式对应的成像卫星；从所确定的成像卫星的覆盖模式列表中筛选出能够覆盖优先网格的所有覆盖模式，并从筛选出的所有覆盖模式中选择覆盖的网格数量最多的覆盖模式作为听确定的成像卫星的的选定覆盖模式，并将听确定的成像卫星的所有覆盖模式从覆盖模式集合中删除；获得选定覆盖模式的覆盖网格列表，将覆盖网格列表中包含的网格从第四网格列表中删除，以更新第四网格列表；判断第四网格列表是否为空列表；在判断第四网格列表不是空列表的情况下，重新计算更新后的第四网格列表中每个网格的最早执行结束时间，以获得新的优先网格以及新的优先网格的选定覆盖模式；在第四网格列表为空的情况下，将选定覆盖模式构成用于覆盖欲覆盖的矩形区域的覆盖方案。通过上述技术方案，将考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法分成两个阶段，生成覆盖模式和选择覆盖模式相分离，使得该方法结构合理、层次清晰；该考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法能够提供至少一个使得成像卫星尽可能早地完成区域覆盖的覆盖方案。本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：图1示出了一颗成像卫星的成像的条带形区域的示意图；图2是根据本专利技术的实施方式的考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法的生成覆盖模式的流程图；图3是根据本专利技术的实施方式的考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法的选择覆盖模式的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左上角顶点”、“左下角顶点”、“右上角顶点”、“右下角顶点”通常是指参照附图所示的“左上角顶点”、“左下角顶点”、“右上角顶点”、“右下角顶点”。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。在本申请的实施方式中，成像扫描直线为相应的成像卫星的成像扫描区域的沿扫描方向的中线。在本申请的实施方式中，覆盖模式可以指成像卫星的成像覆盖区域(或者称成像扫描区域)。覆盖模式生成例如，采用NT个成像卫星对想要覆盖的矩形区域A进行覆盖可以包括生成覆盖模式和选择覆盖模式两个阶段，其中NT个成像卫星形成成像卫星列表S，S可以记为图2是根据本专利技术的实施方式的考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法的生成覆盖模式的流程图；如图2所示，在本专利技术的一实施方式中，生成覆盖模式可以包括：在步骤S101中，确定多个成像卫星的成像扫描方向；在步骤S102中，将欲覆盖的矩形区域A划分成多个网格，以生成第一网格列表G，并对第一网格列表G中的网格编号，其中第一网格列表G可以记为定义第i个网格gi的左上角顶点、右上角顶点、左下角顶点和右下角顶点的坐标分别为p1(i)＝<x1(i)，y1(i)>、p2(i)＝<x2(i)，y2(i)>、p3(i)＝<x3(i)，y3(i)>、p4(i)＝<x4(i)，y4(i)>；在步骤S103中，判断成像卫星的成像扫描方向是第一倾斜方向还是第二倾斜方向；在步骤S104中，在判断成像卫星的成像扫描方向为第一倾斜方向的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的多个网格重新排序(即对第一网格列表G中的网格重新编号)，以生成第二网格列表LG；在步骤S105中，以第二网格列表LG中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽度确定成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法，其特征在于，包括生成覆盖模式和选择覆盖模式，其中生成覆盖模式具体包括以下步骤：确定多个成像卫星的成像扫描方向；将欲覆盖的矩形区域划分成多个网格，以生成第一网格列表G；针对所述多个成像卫星中的每一个成像卫星：判断所述成像卫星的成像扫描方向是第一倾斜方向还是第二倾斜方向；在判断所述成像卫星的成像扫描方向为所述第一倾斜方向的情况下，以所述第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的所述多个网格重新排序，以生成第二网格列表LG，以所述第二网格列表LG中的任意网格的左下角顶点为基点，根据所述成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定所述成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成所述成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历所述第二网格列表LG中的所有网格，以形成所述成像卫星的覆盖模式列表；在判断所述成像卫星的成像方向为所述第二倾斜方向的情况下，以所述第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的所述多个网格重新排序，以生成第三网格列表LG，并以所述第三网格列表LG中的任意网格的左上角顶点为基点，根据所述成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定所述成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成所述成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历所述第三网格列表LG中的网格，以形成所述成像卫星的覆盖模式列表；遍历所述多个成像卫星，以得到覆盖模式集合，该覆盖模式集合包括每个成像卫星的覆盖模式列表；选择覆盖模式具体包括以下步骤：建立第四网格列表，所述第四网格列表在初始状态下包含所述第一网格列表中的所有网格；对于所述第四网格列表中的任意一个网格：从所述覆盖模式集合中筛选出所有的能够完全覆盖该网格的覆盖模式，以获得该网格的覆盖模式列表CL；计算所述成像卫星执行所述网格的覆盖模式列表CL中的每一个覆盖模式的执行结束时间，以获得覆盖所述网格的最早执行结束时间；遍历所述第四网格列表，获得所述第四网格列表中的所有的网格的最早执行结束时间；从所述第四网格列表中选出最早执行结束时间的值最大的优先网格；针对所述优先网格：从所述优先网格的覆盖模式列表中选择与覆盖所述优先网格的最早执行结束时间所对应的覆盖模式，并确定与该覆盖模式对应的成像卫星；从所确定的成像卫星的覆盖模式列表中筛选出能够覆盖所述优先网格的所有覆盖模式，并从筛选出的所有覆盖模式中选择覆盖的网格数量最多的覆盖模式作为所述所确定的成像卫星的选定覆盖模式，并将所述所确定的成像卫星的覆盖模式列表从所述覆盖模式集合中删除；获得所述选定覆盖模式的覆盖网格列表，将所述覆盖网格列表中包含的网格从所述第四网格列表中删除，，以更新所述第四网格列表；判断所述第四网格列表是否为空列表；在判断所述第四网格列表不是空列表的情况下，重新计算更新后的所述第四网格列表中每个网格的最早执行结束时间，以获得新的所述优先网格以及所述新的优先网格的选定覆盖模式；在第四网格列表为空列表的情况下，将所述选定覆盖模式构成用于覆盖所述欲覆盖的矩形区域的覆盖方案。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖调度方法，其特征在于，包括生成覆盖模式和选择覆盖模式，其中生成覆盖模式具体包括以下步骤：确定多个成像卫星的成像扫描方向；将欲覆盖的矩形区域划分成多个网格，以生成第一网格列表G；针对所述多个成像卫星中的每一个成像卫星：判断所述成像卫星的成像扫描方向是第一倾斜方向还是第二倾斜方向；在判断所述成像卫星的成像扫描方向为所述第一倾斜方向的情况下，以所述第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的所述多个网格重新排序，以生成第二网格列表LG，以所述第二网格列表LG中的任意网格的左下角顶点为基点，根据所述成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定所述成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成所述成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历所述第二网格列表LG中的所有网格，以形成所述成像卫星的覆盖模式列表；在判断所述成像卫星的成像方向为所述第二倾斜方向的情况下，以所述第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的所述多个网格重新排序，以生成第三网格列表LG，并以所述第三网格列表LG中的任意网格的左上角顶点为基点，根据所述成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定所述成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成所述成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历所述第三网格列表LG中的网格，以形成所述成像卫星的覆盖模式列表；遍历所述多个成像卫星，以得到覆盖模式集合，该覆盖模式集合包括每个成像卫星的覆盖模式列表；选择覆盖模式具体包括以下步骤：建立第四网格列表，所述第四网格列表在初始状态下包含所述第一网格列表中的所有网格；对于所述第四网格列表中的任意一个网格：从所述覆盖模式集合中筛选出所有的能够完全覆盖该网格的覆盖模式，以获得该网格的覆盖模式列表CL；计算所述成像卫星执行所述网格的覆盖模式列表CL中的每一个覆盖模式的执行结束时间，以获得覆盖所述网格的最早执行结束时间；遍历所述第四网格列表，获得所述第四网格列表中的所有的网格的最早执行结束时间；从所述第四网格列表中选出最早执行结束时间的值最大的优先网格；针对所述优先网格：从所述优先网格的覆盖模式列表中选择与覆盖所述优先网格的最早执行结束时间所对应的覆盖模式，并确定与该覆盖模式对应的成像卫星；从所确定的成像卫星的覆盖模式列表中筛选出能够覆盖所述优先网格的所有覆盖模式，并从筛选出的所有覆盖模式中选择覆盖的网格数量最多的覆盖模式作为所述所确定的成像卫星的选定覆盖模式，并将所述所确定的成像卫星的覆盖模式列表从所述覆盖模式集合中删除；获得所述选定覆盖模式的覆盖网格列表，将所述覆盖网格列表中包含的网格从所述第四网格列表中删除，，以更新所述第四网格列表；判断所述第四网格列表是否为空列表；在判断所述第四网格列表不是空列表的情况下，重新计算更新后的所述第四网格列表中每个网格的最早执行结束时间，以获得新的所述优先网格以及所述新的优先网格的选定覆盖模式；在第四网格列表为空列表的情况下，将所述选定覆盖模式构成用于覆盖所述欲覆盖的矩形区域的覆盖方案。2.根据权利要求1所述的多成像卫星区域覆盖调度方法，其特征在于，以所述第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的所述多个网格重新排序，以生成第二网格列表LG具体包括：从所述第一网格列表G中任意选择一个网格，在所述成像卫星的成像扫描直线上确定与选择的网格的左下角顶点的距离为设定值的两个点第一参考点和第二参考点，其中所述第一参考点位于所述第二参考点的右下方；以所述第一参考点为起点，所述第二参考点为终点确定参考向量，以所述第一参考点为起点，以所述第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为终点确定一向量，计算该向量在所述参考向量上的投影；遍历所述第一网格列表G中的网格，获得向量投影列表；将所述向量投影列表中的投影按照投影长度降序排列，以对所述第一网格列表G中的网格重新排序，构造所述第二网格列表LG；以所述第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的所述多个网格重新排序，以生成第三网格列表LG具体包括：从所述第一网格列表G中任意选择一个网格，在所述成像卫星的成像扫描直线上确定与选择的网格的左上角顶点的距离为设定值的第一参考点和第二参考点，其中所述第一参考点位于所述第二参考点的左下方；以所述第一参考点为起点，所述第二参考点为终点确定参考向量，以所述第一参考点为起点，以所述第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为终点确定一向量，计算该向量在所述参考向量上的投影；遍历所述第一网格列表G中的网格，获得向量投影列表；将所述向量投影列表中的投影按照投影长度降序排列，以对所述第一网格列表G中的对应的网格重新排序，构造所述第三网格列表LG。3.根据权利要求2所述的多成像卫星区域覆盖调度方法，其特征在于，在所述成像卫星的成像扫描直线上的与所述选择的网格的左下角顶点的距离为设定值的两个点采用方程组(7)表示：其中，x代表经度，y代表纬度，xl＜x3(z)＜xr，x3(z)和y3(z)分别为所述选择的网格的左下角顶点的经度值和纬度值，xl和xr分别为所述两个点的经度值，R为所述设定值，A、B、C均为成像卫星的成像扫描直线的参数；在所述成像卫星的成像扫描直线上的与所述选择的网格的左上角顶点的距离为设定值的两个点采用方程组(8)表示：其中，x代表经度，y代表纬度，xl＜x1(z)＜xr，x1(z)和y1(z)分别为所述选择的网格的左上角顶点的经度值和纬度值，xl和xr分别为所述两个点的经度值，R为所述设定值，A、B、C均为成像卫星的成像扫描直线的参数。4.根据权利要求3所述的多成像卫星区域覆盖调度方法，其特征在于，以所述第二网格列表LG中的任意网格的左下角顶点为基点，根据所述成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定所述成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成所述成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历所述第二网格列表LG中的网格，以形成所述成像卫星的覆盖模式列表具体包括：在所述第二网格列表LG中任意选择一个第一网格，在沿所述成像卫星的成像扫描方向且通过所述第一网格的左下角顶点的直线上任意选择一个点以获得第一顶点；在通过所述第一顶点且与所述成像卫星的成像扫描方向垂直的直线上确定与所述第一顶点的距离等于该成像卫星覆盖的条带形区域的宽度的第二顶点和第三顶点；在沿所述成像卫星的成像扫描方向且通过所述第一网格的左下角顶点的直线上选择另一个点以获得第四顶，所述第四顶点与所述第一顶点的距离等于成像卫星覆盖的条带形区域的长度；在通过所述第四顶点且与所述成像卫星的成像扫描方向垂直的直线上确定与所述第四顶点的距离等于该成像卫星覆盖的条带形区域的宽度的第五顶点和第六顶点；以所述第一顶点、第二顶点、第四顶点和第六顶点为顶点，形成所述成像卫星的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笑旋，朱外明，杨善林，马华伟，靳鹏，夏维，罗贺，王国强，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34