【技术实现步骤摘要】
面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法及装置
本专利技术涉及航天任务规划与效能评估领域，具体的，涉及一种面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法及装置。
技术介绍
随着我国天基对地观测系统的不断丰富，在轨卫星数目逐年增多、轨道部署逐步完善、载荷类型逐渐多样，在农业、水利、海洋、气象以及国土资源等多个应用领域得到了成功应用。然而，在以行业用户为牵引的建设模式下，目前的对地观测卫星或星座，多是面向特定用户，以单星、多星组网或小型星座的运行模式，提供特定的业务化对地观测服务。从体系化应用的角度来看，在面向对地观测任务方面的综合应用效能却没能充分发挥。现有天基对地观测卫星/星座资源中涵盖了可见光、红外、SAR、高光谱、微波成像等数十种载荷，且在载荷能力、平台资源、轨道覆盖、天地测控与数传网络等诸多方面配置迥异，构成了一个多轨道、单星/多星/星座共同组成的异构星座。较高轨道的大平台卫星(通常为单颗运行)具有覆盖广、能量足、载荷能力不受限等特点，但数据延迟较大、与其他卫星载荷的协同性差以及时间分辨率相对较低。基于多星或星座的低...
【技术保护点】
1.一种面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法，其中，该方法包括：/n步骤1，综合观测任务需求；/n步骤2，收集异构星座中各个卫星的基本参数和实时状态信息；/n步骤3，配置可执行任务的测控和数传资源；/n步骤4，轨道预报与初步全局规划，根据步骤1至3中的观测任务需求、各个卫星的基本参数和实时状态信息，利用精确轨道预报，给出每个卫星轨道位置的时间函数；/n步骤5，对观测目标按观测需求进行排序，再对相关子任务按照观测冲突大小进行排序，得到所有子任务的排序，并对子任务间冲突进行处理，判断当前待增加的观测子任务与当前观测子任务集合中每一个观测子任务的冲突关系是否满足约束；/n步骤...
【技术特征摘要】
1.一种面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法，其中，该方法包括：
步骤1，综合观测任务需求；
步骤2，收集异构星座中各个卫星的基本参数和实时状态信息；
步骤3，配置可执行任务的测控和数传资源；
步骤4，轨道预报与初步全局规划，根据步骤1至3中的观测任务需求、各个卫星的基本参数和实时状态信息，利用精确轨道预报，给出每个卫星轨道位置的时间函数；
步骤5，对观测目标按观测需求进行排序，再对相关子任务按照观测冲突大小进行排序，得到所有子任务的排序，并对子任务间冲突进行处理，判断当前待增加的观测子任务与当前观测子任务集合中每一个观测子任务的冲突关系是否满足约束；
步骤6，下行链路调度，采用启发式算法，在给定的时间内为每个卫星下行链路选择可能的最佳地面站，同时处理来自多个卫星的同一地面站的重叠下行链路；
步骤7，采用贪心算法调度观测数据路由；
步骤8，生成任务规划方案，估算各个观测和数传活动的持续时间、卫星姿态的转换时间及星上相关状态参数的变化，生成包含观测活动和数传活动的任务安排方案。
2.根据权利要求1中任一项所述的面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法，其中，
在所述步骤1中，所述观测任务需求包括任务类型、目标位置/形状、时效性约束、优先级、成像质量约束，所述任务类型包括点目标、区域目标、一般轨迹目标三种，所述时效性约束包括重访周期、每次成像后数据下传至地面的时间要求、成像时刻要求、数据下传至地面的最晚时刻要求，所述成像质量包括太阳光照角度约束条件、图像谱段、分辨率、信噪比要求；
在所述步骤2中，所述各个卫星的基本参数和实时状态信息包括各个卫星的轨道、成像工作模式、轨道机动能力、姿态机动能力、载荷成像、数据存储、数据下传能力、指令上注能力、执行任务状态、能量消耗；
在所述步骤3中，所述可执行任务的测控和数传资源即指令上注于数据下传过程中涉及的地面及空间资源，包括测控/数传地球站信息、中继星信息，其中地球站资源信息包括纬度、高度、可见最小仰角，最多可同时接收多少颗卫星的下传数据或能够最多可同时上注多少颗卫星指令；中继星信息包括定点经度、六根数、接收能力、最多可同时接收多少颗卫星的数据；
在所述步骤4中，所述给出每个卫星轨道位置的时间函数包括确定观测需求中各个观测目标进入观测窗口、下行链路的时间、星间链路的接入时间和星间通信参数，分解为单星可一次完成观测的观测子任务集合；
在所述步骤5中，对子任务间冲突进行处理时，子任务间冲突关系分析要素包括姿态机动约束、能源约束；
在所述步骤7中，对于每一次观测，基于步骤3中的数传资源的配置，并通过星间链路来表征与星座中其他卫星的可能路由路径，找出其他卫星可能拥有的最早可用的下行链路，以用于下传观测数据，建立下行链路的路由列表，优先考虑尽可能早的结束下行链路时间，选择其中一个路由；
在所述步骤8中，所述包含观测活动和数传活动的任务安排方案，包括星座中各个卫星要执行的具体活动的详细时间表，执行的观测模式与观测姿态，具体的观测条带，以及活动的特定开始时间和结束时间，在轨记录数据量以及下传数据的地面站。
3.根据权利要求2所述的面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法，其中，所述步骤5还包括：
按照以下公式计算子任务观测需求Needi和观测冲突Cftp，
其中，Valuei为观测目标i的效益值，Targeti为观测目标i的观测子任务集合，该集合中的观测子任务为p，则与其冲突的其他子任务q的集合为Conp，ctribtp为子任务p对观测目标i的贡献度，ctribtq为子任务q对其观测目标的贡献度，wpq为子任务p和子任务q的累计资源冲突量，Wp为子任务p的观测窗口，ValueTar(q)为观测子任务q对应的观测目标的效益值，TransDq为子任务q中资源可转换度，Target为观测目标集合。
4.根据权利要求3所述的面向应用的异构星座天地一体化任务规划方法，其中，在所述步骤5中，对子任务间冲突进行处理包括以下步骤：
步骤501，选取观测目标中观测冲突程度最小的子任务，并判断该观测冲突程度最小的子任务是否与观测及数传规划结果冲突；
步骤502，如果不存在冲突，则将该观测冲突程度最小的子任务加入到观测集合中，然后执行步骤505，如果存在冲突，则判断能否通过加入数传子任务解决冲突，然后执行步骤503；
步骤503，如果可以解决冲突，则仍将该观测冲突程度最小的子任务加入观测集合，然后执行步骤505，如果不可以解决冲突，删除该观测冲突程度最小的子任务，并判断该观测冲突程度最小的子任务对应的观测目标是否仍有其他子任务，然后执行步骤504；
步骤504，如果没有其他子任务，则放弃观测该观测冲突程度最小的子任务对应的观测目标，然后执行步骤505，如果有其他子任务，则考虑该观测冲突程度最小的子任务对应的观测目标的下一个观测子任务，然后返回步骤501；
步骤505，选取下一个观测目标，重复执行步骤501至步骤505，直至观测规划...
【专利技术属性】
技术研发人员：石佳卉，朱明月，许社村，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。