一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置，所述方法包括：星载计算机针对预置观测需求在星上完成解译、统筹、筹划和跟踪闭环，实现遥感卫星无需地面干预的自主巡哨。根据观测需求自主生成载荷要求并完成卫星筛选，计算对点目标、移动目标的访问时间窗口并生成多套筹划方案，分配观测需求的优先级并对相似观测需求进行合并，完成与已有任务的冲突消解并根据效能评定结果优选一套方案执行，根据方案执行情况进行需求调整和下一轮筹划。本申请实施例在星上自主完成观测需求闭环，具有自主、快速、灵活的特点，易于实现。

An autonomous task planning method and device for remote sensing satellite

【技术实现步骤摘要】
一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置
本申请实施例涉及一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置。
技术介绍
传统的卫星观测全过程一般包括需求筹划、任务规划、计划制定、指令生成、指令注入、卫星观测、数据接收、地面传输、数据处理、情报生产、产品分发等环节，导致从提出需求到获取信息的时间一般都是按较长的规划周期计算，难以满足时效性需求。自主运行的对地观测星群，是指可以在没有或很少依赖于地面系统的支持下，具备自行完成观测任务能力的星群，具备快速、灵活的特点。为了在实际应用中提高目标观测效能，需要尽可能多的协同多载荷、多轨道卫星组网提高对目标的时、空、频多维覆盖能力，因此需要一套任务筹划系统完成多星任务的协同管理和高效分配。其中，星群的主星或者空间站完全可以作为星上的决策控制中心为每颗卫星发出控制任务，而不是地面需要测控支持的中心系统。这种“智能移位”本质上是将原先由地面系统所承担的测量、决策、规划、调度和控制功能，及其所具备的自适应性、自组织性和智能性等特征，转移到在空间运行的各个卫星上。当前的卫星系统基本上是由地面系统完全控制，其自主程度相当低，而未来发展趋势则是不断向星上自主扩展，最终达到近乎可完全自主运行的程度。遗憾的是，目前尚未有相关技术可供参考。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种遥感卫星自主任务筹划方法及装置。本专利技术的技术方案是这样实现的：本申请实施例提供一种遥感卫星自主任务筹划方法，包括：星载计算机获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；所述星载计算机根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；所述星载计算机根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；所述星载计算机跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。作为一种实现方式，所述星载计算机中存储观测意图与载荷要求的对应关系表；所述方法还包括：所述星载计算机根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WSi，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。作为一种实现方式，所述方法还包括：所述星载计算机基于所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务窗口wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。作为一种实现方式，所述将相似的任务进行合并，包括：从Wtarget中删除满足合并条件的wi，将wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值。作为一种实现方式，所述方法还包括：将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级较低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；其中，p为正整数；从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；直到需求截至时刻，将所查找出的监视周期的窗口作为优选结果。作为一种实现方式，所述方法还包括：将Wtarget中窗口从早到晚排序，顺序轮询每个窗口wi，判断在[wi-△tmin,wi+△tmin]范围内是否存在窗口wk，删除其中与目标的潜在区域R覆盖率较低的窗口；顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行任务wtk，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi加入所述优选结果。本申请实施例还提供一种遥感卫星自主任务筹划装置，包括：获取单元，用于获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；解译生成单元，用于根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；合并单元，用于基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；选择执行单元，用于根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；跟踪监视单元，用于跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。作为一种实现方式，所述装置还包括：存储单元，用于存储观测意图与载荷要求的对应关系表；查找单元，用于根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；计算单元，用于计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；剔除单元，用于在观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；以及，计算Wtar本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遥感卫星自主任务筹划方法，其特征在于，所述方法包括：/n星载计算机获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；/n所述星载计算机根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合W

【技术特征摘要】
1.一种遥感卫星自主任务筹划方法，其特征在于，所述方法包括：
星载计算机获取观测需求信息；所述观测需求信息包括以下至少之一：观测的开始时刻及截至时刻、目标经纬度、速度、方向、更新时刻、观测意图的信息，所述观测意图包括异常监视、搜索跟踪、识别确认；
所述星载计算机根据所述观测需求信息进行载荷筛选、窗口计算、窗口筛选的解译，生成访问窗口集合Wtarget及Wtarget对应的数传弧段集合WS；基于所述观测需求信息为观测需求分配优先级，将相似的任务进行合并；
所述星载计算机根据观测意图从Wtarget中选出若干观测窗口，为所述若干观测窗口中的每个窗口选择开始时刻最早的数传弧段，组成筹划方案并执行；
所述星载计算机跟踪监视所述筹划方案的执行状态，在所述筹划方案执行失败或目标经纬度更新时，生成新的观测需求信息，基于所述新的观测需求信息进行新任务筹划，对新筹划方案进行跟踪监视，直到新组成的筹划方案执行成功或到达观测的截至时刻。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述星载计算机中存储观测意图与载荷要求的对应关系表；所述方法还包括：
所述星载计算机根据观测意图从所述对应关系表中查询载荷类型、分辨率范围、幅宽范围、频率范围、最小访问间隔△tmin、最大访问间隔△tmax的要求信息，并从星上存储的卫星列表中筛选可用卫星集合S；
计算S对目标的有效访问窗口集合Wtarget；
观测意图为搜索跟踪、识别确认的观测需求时，以目标更新时刻的经纬度为圆心，从更新时刻到目标访问时刻移动的距离为半径计算目标的潜在区域R，从Wtarget中剔除窗口覆盖区域与R没有重叠的访问窗口；
计算Wtarget中的每个窗口wi的开始时刻到需求截至时刻之间的数传弧段集合WSi，从Wtarget中剔除没有数传弧段的访问窗口。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述星载计算机基于所存储的所有卫星的待执行任务集合WT，判断WT中是否存在能与Wtarget中的窗口wi合并的待执行任务窗口wtk，合并条件需满足：卫星相同、窗口叠加以及侧摆角差异小于1/4载荷视场角。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将相似的任务进行合并，包括：
从Wtarget中删除满足合并条件的wi，将wtk的开始和结束时刻设为待合并窗口的并集，侧摆角设为待合并窗口中的最小值，优先级设为待合并窗口中的最高值。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将Wtarget中的窗口按从早到晚顺序进行排序，顺序轮询每个窗口wi，确定存在与wi冲突的待执行任务wtk且wi的优先级较低时，删除wi，否则将wi作为第一个周期的窗口；
将第p个周期的窗口开始时刻Tpstart后移△tmax作为搜索开始位置，Tpstart+△tmin作为搜索结束，从后向前依次判断Wtarget中每个窗口wi是否与待执行任务wtk冲突，存在冲突且wi的优先级较低则将wi删除，否则将wi作为第p+1个周期的窗口，重新进行是否与待执行任务wtk冲突的判断，直到未查找到未冲突窗口；其中，p为正整数；
从Tpstart+△tmax开始向后顺序轮询每个窗口wi，判断是否存在与wi冲突的待执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：高越，赵辰光，王玉超，陈彦斌，覃鹏程，刘玫情，肖丽萍，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11