一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法技术

本发明专利技术涉及一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法，该方法包括如下步骤：(1)将观测目标转换为离散点集，通过贪心策略下的边界延拓方法，将待观测目标集合进行聚类分组，每个聚类小组确定为一个内层任务集合，所有内层任务集合的组合确定为外层任务集合；(2)对内层任务集合采用局部禁忌算法，规划内层任务观测顺序；(3)对外层任务集合采用全局禁忌算法，规划最优整体观测路径。与现有技术相比，本发明专利技术有效降低了任务规划的复杂度，避免了规划陷入局部最优的状况，提升了获得最优解的概率，降低了问题求解邻域，极大减少了算法的计算时间。

A multi-objective task planning method for agile remote sensing satellite based on task clustering

【技术实现步骤摘要】
一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法
本专利技术涉及敏捷遥感卫星
，尤其是涉及一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法。
技术介绍
探索新体制先进遥感探测技术，建设具有国际领先水平的高分、高效、高价值对地观测卫星系统，提升对地观测信息获取时效性、精准性，意义重大。研究基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划技术以及规划系统，可以为我国新一代敏捷卫星自主任务规划与操作提供一定的理论成果和技术储备。敏捷卫星作为新出现的一种遥感卫星，因其成像模式多样、相机分辨率高、姿态机动范围广、速度快、精度高等优势，近年来得到了快速的应用和发展。卫星的观测路径是指相机随卫星沿指定方向运动时的拍摄路线，设计观测路径是卫星任务规划的重要一环。相比于传统遥感卫星先机动再拍摄的成像模式，敏捷卫星可以做到“边运动边拍摄”，即卫星在姿态机动的同时对地面目标推扫成像。新的成像模式对卫星观测路径设计提出了新的挑战。传统遥感卫星在成像过程中相机的观测方向是固定的，卫星的观测路径为多段平行于星下点的平行条带；而敏捷卫星因其“动中成像”的特有技术，可沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n(1)将观测目标转换为离散点集，通过贪心策略下的边界延拓方法，将待观测目标集合进行聚类分组，每个聚类小组确定为一个内层任务集合，所有内层任务集合的组合确定为外层任务集合；/n(2)对内层任务集合采用局部禁忌算法，规划内层任务观测顺序；/n(3)对外层任务集合采用全局禁忌算法，规划最优整体观测路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将观测目标转换为离散点集，通过贪心策略下的边界延拓方法，将待观测目标集合进行聚类分组，每个聚类小组确定为一个内层任务集合，所有内层任务集合的组合确定为外层任务集合；
(2)对内层任务集合采用局部禁忌算法，规划内层任务观测顺序；
(3)对外层任务集合采用全局禁忌算法，规划最优整体观测路径。


2.根据权利要求1所述的一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法，其特征在于，步骤(1)具体为：
(11)组建原始聚类集合Clusterx：以离散点集中的任意一个目标点Potx为中心点，计算离散点集中所有点Poti与目标点Potx的距离Dist(x,i)，将Dist(x,i)小于延伸距离阈值Mdist的点归入原始聚类集合Clusterx，即：
Clusterx＝{Poti|1≤i≤N,Dist(x,i)＜Mdist}，
其中，N为离散点集中目标点的总数；
(12)组建扩展聚类集合Clusterx_exp：计算原始聚类集合Clusterx中的各个点和该集合边界外围目标点Potj的距离，将距离小于延伸距离阈值Mdist的点扩展至原始聚类集合Clusterx中，形成扩展聚类集合Clusterx_exp，即：
Clusterx_exp＝{Potj|1≤i≤M,Potk∈Clusterx,Dist(k,j)＜Mdist}，
其中，Dist(k,j)为原始聚类集合Clusterx中的目标点Potk与原始聚类集合边界外围目标点Potj的距离，M为原始聚类集合边界外围目标点的总数；
(13)将扩展聚类集合作为一个聚类小组，从离散点集中剔除已聚类分组的目标点并重复进行步骤(11)～(12)，完成所有目标点的聚类分组。


3.根据权利要求2所述的一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法，其特征在于，在聚类过程中，无法被聚类的单个目标点作为一个独立的内层任务集合，即最终确定的外层任务集合为Task：
Task＝{Pot1,Pot2,…,PotRE,Clusterx_exp1,Clusterx_exp2,…,Clusterx_expn}，
其中，Pot1为无法被聚类的第1个目标点，Pot2为无法被聚类的第2个目标点，PotRE为无法被聚类的第RE个目标点，RE为无法聚类的目标点总数，Clusterx_exp1为至少包括2个目标点的第1个聚类小组，Clusterx_exp2为至少包括2个目标点的第2个聚类小组，Clusterx_expn为至少包括2个目标点的第n个聚类小组，n表示至少包括2个目标点的聚类小组的总个数。


4.根据权利要求1所述的一种基于任务聚类的敏捷遥感卫星多目标任务规划方法，其特征在于，步骤(2)具体为：
对于任意一个内层任务集合Clusterx_exp，设该集合中共有Nsub个目标点，选取经纬坐标系下相对距离最大的两个目标点作为目标观测序列的开始点Potstart和结束点Potend，将该集合中其他(Nsub-2)个目标点作为中间目标点依次排序形成初始优化序列InSub_Clusterx_exp＝{Potstart,Pot1,Pot2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫东，杜彬，陆宇，韩鹏，胡智焕，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31