一种多星对多需求规划成像的分析方法技术

本发明专利技术涉及一种多星对多需求规划成像的分析方法，属于航天遥感技术领域，该方法通过确认需求集合、执行任务的卫星集合以及任务时间区间，确定轨道周期集合，并创建需求集合的副本，循环计算每个轨道周期的局部最大收益规划选择，实现了一种可以快速得到多星对多需求具有较大收益值的规划成像分析，该分析方法不同于穷举法，本发明专利技术通过使用启发式的局部最优算法，大大节省了计算量，可以在理想时间内得到相对较优的结果，同时相对于人工处理，本发明专利技术可以自动的、快速的执行，其分析结果可以为卫星规划人员和需求业务人员提供任务规划的决策依据，减少了卫星管控工作的人力消耗，节省了时间，提高了效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多星对多需求规划成像的分析方法
本专利技术涉及航天遥感
，特别是涉及一种多星对多需求规划成像的分析方法。
技术介绍
目前，规划多颗遥感卫星对多个需求成像时，多以人工手动的方式进行需求选择、消解冲突，当存在大量需要被拍摄的需求时，需求选择和冲突消解往往在卫星管控工作中所占比重过大，耗时多、效率低且消耗大量人力资源；同时，需求选取对收益值影响的判断，只能局限在有冲突的需求之间进行，缺少一种可以观察因局部需求选取的变化，所产生的对整体收益影响的方法。[1]多颗卫星对多个需求成像时，如果使用穷举的方法，计算出多星对多需求所有可能的成像选择并从中选取最优方案，则该工作需要的计算量巨大，且原始需求具有时刻变化的特点，使得这种耗时长、成本高的方法难以在理想时间内得到预期的结果，因此不具备实用性；[2]目前，对需求选择和冲突消解工作，基本依靠人工手动处理的方式解决；因此，我们缺少一种可以快速方便的得到多星对多需求成像“最优”规划方案的分析方法，该方法最好是低成本的、自动化的；[3]实际工作中，多星对多需求成像时，会出现多个可执行的“较优”规划方案的情况，在收益值相同或相近的情况下，可以被覆盖的需求并不相同，需要业务人员在不同方案间抉择；目前，我们缺少一种可以直观、方便的比较这些“较优”规划方案或每个方案对应的可以覆盖的需求的方法；[4]对需求选择和冲突消解工作，往往局限于相互冲突需求之间，并没有考虑局部不同的需求选择对全局规划选择和收益值的影响；[5]对相互冲突的需求的处理，往往是简单的在冲突需求间选取一个执行，缺少一种分析相邻需求是否具有合并拍摄可能性，提高单次成像收益值的方法。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有规划多颗遥感卫星对多个需求成像方法存在的问题，提供一种多星对多需求规划成像的分析方法，使用该方法可以快速得到多星对多个不同需求集各自的“局部最大收益”规划选择及其收益值，方便业务人员在这些不同需求集及其规划选择间决策，同时，本专利技术可以提高卫星的使用效率，更好的发挥卫星机动能力。为解决上述问题，本专利技术采取如下的技术方案：一种多星对多需求规划成像的分析方法，包括以下步骤：步骤一：确认需求集合R、执行任务的卫星集合S以及任务时间区间，并初始化需求集合R中的每个需求r的产品规格要求和收益值以及卫星集合S中每颗卫星s的参数；步骤二：通过轨道预报算法计算卫星集合S中所有卫星s在任务时间区间内以秒为单位的所有位置点，用一个卫星轨道周期内所有位置点的集合表示对应的卫星的一个轨道周期，将卫星集合S中所有卫星s的轨道周期放入一个集合，得到轨道周期集合；步骤三：创建需求集合R的副本R’，且初始化时副本R’与需求集合R相同；创建需求分析结果集合AR，且初始化时需求分析结果集合AR为空；步骤四：开始一次对副本R’的需求分析，创建分析结果AR[i]＝{Pi,wi,RNi}，其中Pi为局部最大收益规划选择集合，用于存放每个轨道周期的局部最大收益规划选择，所述局部最大收益规划选择是指该轨道周期内可执行的、互相不冲突的且具有局部最大收益的成像条带的集合，wi表示Pi中每一个局部最大收益规划选择下所有条带可以覆盖的需求的收益值总和，RNi表示副本R’中未被规划的剩余需求的集合，i表示当前需求分析次数的计数，且初始化时Pi为空，wi为零，RNi与副本R’相同；步骤五：根据每个轨道周期的开始时刻，按顺序循环轨道周期集合中的所有轨道周期，计算每个轨道周期的局部最大收益规划选择；步骤六：将步骤五计算得到的局部最大收益规划选择加入Pi中，同时移除RNi中被Pi覆盖的需求；步骤七：判断轨道周期集合中所有的轨道周期是否循环完毕，若是，则执行步骤八；若否，则返回步骤五；步骤八：生成本次需求分析的分析结果AR[i]，并将本次需求分析的分析结果AR[i]加入到需求分析结果集合AR中；步骤九：通过可视化页面对需求分析结果集合AR中的各个分析结果AR[i]进行显示；步骤十：判断需求分析结果集合AR中是否存在最终确认执行的规划结果，若有，则结束多需求规划成像分析；否则，执行步骤十一；步骤十一：移除副本R’中若干已经规划的且与RNi中的需求相冲突的需求，然后返回步骤四。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：[1]本专利技术通过计算每个轨道周期的局部最大收益规划选择，实现了一种可以快速得到多星对多需求具有较大收益值的规划成像分析，该分析方法不同于穷举法，本专利技术通过使用启发式的局部最优算法，大大节省了计算量，可以在理想时间内得到相对较优的结果；[2]相对于人工处理，本专利技术可以自动的、快速的执行，其分析结果可以为卫星规划人员和需求业务人员提供任务规划的决策依据，减少了卫星管控工作的人力消耗，节省了时间，提高了效率；[3]通过本专利技术，可以方便的观察局部不同的需求选择对整体收益的影响，便于卫星规划人员和需求业务人员决策；[4]通过本专利技术，可以同时直观的呈现多种“最优”方案的规划情况和收益值大小，便于卫星规划人员和需求业务人员决策；[5]通过本专利技术，对相邻需求合并拍摄可行性的分析，可以最大化的提高卫星使用效率，在单位时间内获得尽可能多的收益；[6]不同于相对目标点生成固定成像条带的方法，本专利技术可以得到与目标位置关系变化更多的成像条带，从而更好的发挥卫星机动能力。附图说明图1为本专利技术其中一个实施例中多星对多需求规划成像的分析方法的流程图；图2为本专利技术其中一个具体实施方式的流程图；图3为需求集合R的示意图；图4为对需求r1进行成像规划后得到的规划选择示意图；图5为对需求r2进行成像规划后得到的规划选择示意图；图6为对需求r3进行成像规划后得到的规划选择示意图；图7为对需求r4进行成像规划后得到的规划选择示意图；图8为对需求r5进行成像规划后得到的规划选择示意图。具体实施方式下面将结合附图及较佳实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。在一个实施例中，如图1所示，本专利技术提供一种多星对多需求规划成像的分析方法，使用该方法可以快速得到多颗遥感卫星对多个需求目标成像时，在指定时间范围内具有“局部最大收益”的规划选择，和执行该规划选择后，可以被覆盖的需求的收益值总和。本专利技术中所谓一次“规划选择”就是指在指定时间范围内，可以被一颗或多颗卫星执行的、相互不冲突的一组成像条带的集合。本实施例的多星对多需求规划成像的分析方法具体包括以下步骤：步骤一(S1)：确认需求集合R、执行任务的卫星集合S以及任务时间区间{StartTime,EndTime}，其中StartTime表示开始时间，EndTime表示结束时间，任务时间区间{StartTime,EndTime}一般可以选择相对于规划成像任务开始时刻之后的24小时。确认需求集合R、执行任务的卫星集合S以及任务时间区间{StartTime,EndTime}之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多星对多需求规划成像的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：确认需求集合R、执行任务的卫星集合S以及任务时间区间，并初始化需求集合R中的每个需求r的产品规格要求和收益值以及卫星集合S中每颗卫星s的参数；/n步骤二：通过轨道预报算法计算卫星集合S中所有卫星s在任务时间区间内以秒为单位的所有位置点，用一个卫星轨道周期内所有位置点的集合表示对应的卫星的一个轨道周期，将卫星集合S中所有卫星s的轨道周期放入一个集合，得到轨道周期集合；/n步骤三：创建需求集合R的副本R’，且初始化时副本R’与需求集合R相同；创建需求分析结果集合AR，且初始化时需求分析结果集合AR为空；/n步骤四：开始一次对副本R’的需求分析，创建分析结果AR[i]＝{Pi,wi,RNi}，其中Pi为局部最大收益规划选择集合，用于存放每个轨道周期的局部最大收益规划选择，所述局部最大收益规划选择是指该轨道周期内可执行的、互相不冲突的且具有局部最大收益的成像条带的集合，wi表示Pi中每一个局部最大收益规划选择下所有条带可以覆盖的需求的收益值总和，RNi表示副本R’中未被规划的剩余需求的集合，i表示当前需求分析次数的计数，且初始化时Pi为空，wi为零，RNi与副本R’相同；/n步骤五：根据每个轨道周期的开始时刻，按顺序循环轨道周期集合中的所有轨道周期，计算每个轨道周期的局部最大收益规划选择；/n步骤六：将步骤五计算得到的局部最大收益规划选择加入Pi中，同时移除RNi中被Pi覆盖的需求；/n步骤七：判断轨道周期集合中所有的轨道周期是否循环完毕，若是，则执行步骤八；若否，则返回步骤五；/n步骤八：生成本次需求分析的分析结果AR[i]，并将本次需求分析的分析结果AR[i]加入到需求分析结果集合AR中；/n步骤九：通过可视化页面对需求分析结果集合AR中的各个分析结果AR[i]进行显示；/n步骤十：判断需求分析结果集合AR中是否存在最终确认执行的规划结果，若有，则结束多需求规划成像分析；否则，执行步骤十一；/n步骤十一：移除副本R’中若干已经规划的且与RNi中的需求相冲突的需求，然后返回步骤四。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多星对多需求规划成像的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：确认需求集合R、执行任务的卫星集合S以及任务时间区间，并初始化需求集合R中的每个需求r的产品规格要求和收益值以及卫星集合S中每颗卫星s的参数；
步骤二：通过轨道预报算法计算卫星集合S中所有卫星s在任务时间区间内以秒为单位的所有位置点，用一个卫星轨道周期内所有位置点的集合表示对应的卫星的一个轨道周期，将卫星集合S中所有卫星s的轨道周期放入一个集合，得到轨道周期集合；
步骤三：创建需求集合R的副本R’，且初始化时副本R’与需求集合R相同；创建需求分析结果集合AR，且初始化时需求分析结果集合AR为空；
步骤四：开始一次对副本R’的需求分析，创建分析结果AR[i]＝{Pi,wi,RNi}，其中Pi为局部最大收益规划选择集合，用于存放每个轨道周期的局部最大收益规划选择，所述局部最大收益规划选择是指该轨道周期内可执行的、互相不冲突的且具有局部最大收益的成像条带的集合，wi表示Pi中每一个局部最大收益规划选择下所有条带可以覆盖的需求的收益值总和，RNi表示副本R’中未被规划的剩余需求的集合，i表示当前需求分析次数的计数，且初始化时Pi为空，wi为零，RNi与副本R’相同；
步骤五：根据每个轨道周期的开始时刻，按顺序循环轨道周期集合中的所有轨道周期，计算每个轨道周期的局部最大收益规划选择；
步骤六：将步骤五计算得到的局部最大收益规划选择加入Pi中，同时移除RNi中被Pi覆盖的需求；
步骤七：判断轨道周期集合中所有的轨道周期是否循环完毕，若是，则执行步骤八；若否，则返回步骤五；
步骤八：生成本次需求分析的分析结果AR[i]，并将本次需求分析的分析结果AR[i]加入到需求分析结果集合AR中；
步骤九：通过可视化页面对需求分析结果集合AR中的各个分析结果AR[i]进行显示；
步骤十：判断需求分析结果集合AR中是否存在最终确认执行的规划结果，若有，则结束多需求规划成像分析；否则，执行步骤十一；
步骤十一：移除副本R’中若干已经规划的且与RNi中的需求相冲突的需求，然后返回步骤四。


2.根据权利要求1所述的多星对多需求规划成像的分析方法，其特征在于，步骤五中计算每个轨道周期的局部最大收益规划选择的过程包括以下步骤：
步骤五一：对于每一个轨道周期，在RNi中找到对该轨道周期可见的需求的集合；

【专利技术属性】
技术研发人员：潘征，白杨，张昊，李明浩，陈思，魏松岩，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22