用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法及系统，属于卫星的遥感技术领域。所述方法包括：在基础指标层计算每个观测方案的第一指标值；构建二三层两两比较矩阵以确定基础指标层的每个指标的权重；对不同观测方案的基础指标层的每个指标执行归一化计算以得到隶属度矩阵；基于D‑S证据理论聚合原则，根据权重和隶属度矩阵获取能力指标层的各个指标的第二指标值；采用TODIM算法，聚合每个第二指标值以得到每个观测方案的综合概率分配函数；根据综合概率分配函数选择观测方案。该方法及系统能够准确地选择出最佳的观测方案来实现卫星资源的高效利用。

【技术实现步骤摘要】
用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法及系统
本专利技术涉及卫星的遥感
，具体地涉及一种用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法及系统。
技术介绍
随着遥感技术的发展，获取的遥感数据越来越丰富，空间遥感信息技术逐步实现了从单一传感器的数据获取、分析和应用向多平台、多传感器、多波段、多时相、多分辨率数据的综合分析与应用的过渡。这也为我国遥感成像提供了新的思路：从单一传感器监视及侦察，向多元协同探测方向发展。如何对多传感器协同观测性能进行客观、系统、全面地评价，成为该研究领域中亟待解决的问题。对空间多传感器协同观测性能进行评估，可以体现协同观测的优越性，为系统设计及系统优化配置服务。同时，有效的评估技术有助于节约研发费用，缩短开发周期，充分利用现有资源合理配置现有装备。目前对多传感器协同观测效能评估的研究仍处于初级阶段，有待深入研究并形成有效、实用的评估体系。因此，准确评估空间多传感器协同观测体系的能力水平，找准体系建设发展的短板弱项，全面提升各平台之间观测资源的协同能力成为重中之重。在任务规划方面，当前研究大多是对单平台任务规划算法及效能进行评估，对于多平台的综合效能评估由于缺乏标准的测试数据和统一的评估指标，导致还没有形成规范的评估方法。因此，深入研究空间多传感器协同对地观测任务规划方案综合评估技术，是多平台协同任务规划领域进一步发展的客观要求。在任务规划过程中，由于方案池中运用不同方案进行任务规划后带来的效果不同，因此需利用评估方法对规划方案进行评估，从而选择最佳方案来执行任务。本申请专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，在现有技术中，由于现有技术中的指标体系不够全面和完善，没有充分考虑多平台任务规划方案设计的各个考核标准。并且，现有的评估模型也相对简单，存在大量的主观因素，这就使得筛选方案的结果往往不够准确。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法及系统，该方法及系统能够准确地选择出最佳的观测方案来实现卫星的高效控制。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法，所述方法包括：在基础指标层计算每个所述观测方案的第一指标值，其中，所述基础指标层包括观测误差、平均观测速度、通信链路占用时间、负载均衡度、平均能耗量、平均资源利用率、平均响应时间能力、任务最大响应时间能力、目标图像解译度、区域覆盖率、区域覆盖时间、点目标覆盖率；构建二三层两两比较矩阵以确定所述基础指标层的每个指标的权重；对不同观测方案的所述基础指标层的每个指标执行归一化计算以得到隶属度矩阵；基于D-S证据理论聚合原则，根据所述权重和所述隶属度矩阵获取能力指标层的各个指标的第二指标值，其中，所述能力指标层包括协同观测性能、资源利用能力、目标任务获取能力，所述协同观测性能在所述基础指标层中对应有观测误差、平均观测速度以及通信链路占用时间，所述资源利用能力在所述基础指标层对应有负载均衡度、平均能耗量、平均资源利用率，所述目标任务获取能力在所述基础指标层对应有平均响应时间能力、任务最大响应时间能力、目标图像解译度、区域覆盖率、区域覆盖时间以及点目标覆盖率；采用TODIM算法，聚合每个所述第二指标值以得到每个所述观测方案的综合概率分配函数；根据所述综合概率分配函数选择所述观测方案。可选地，在基础指标层计算每个所述观测方案的第一指标值具体包括：根据公式(1)计算所述观测误差，其中，QU为所述观测误差，T为观测目标的数量，Si1为观测目标i需要观测的区域面积，Si2为在执行所述观测方案的情况下，观测目标i的实际观测的区域面积；根据公式(2)计算所述平均观测速度，其中，y为所述平均观测速度，ti为观测目标i的耗时量；根据公式(3)计算所述通信链路占用时间，CommunicateTime＝(PlatTime+PlatGround)/ScheduleTime，(3)其中，CommunicateTime为所述通信链路占用时间，PlatTime为执行所述观测方案时平台与平台之间的通信时间，PlatGround为执行所述观测方案时平台与地面站之间的通信时间，ScheduleTime为执行所述观测方案的总时长；根据公式(4)计算所述负载均衡度，其中，D为各个平台所承担的任务总数量，ωdj为在平台d所承担的第j个任务的权重，μ表示各个平台平均承担的任务量，S1代表平台数量；根据公式(5)计算每个遥感器的能耗，PowerCosts＝UnitPowerCosts×Counts，(5)其中，UnitPowerCosts为遥感器s在单位时间的能耗，Counts为遥感器s的工作时长，PowerCosts为执行所述观测方案时遥感器s的能耗；根据公式(6)计算所述平均能耗量，其中，AveragePowerCost为所述平均能耗量，S为所述遥感器的数量；根据公式(7)计算每个遥感器的资源利用率，ResourceUtilityRates＝imes/KTimes，(7)其中，ResourceUtilityRates为遥感器s的资源利用率，Times为遥感器s被占用的时间，KTimes为遥感器s的可用时间；根据公式(8)计算所述平均资源利用率，其中，ResourceUtilityRate为所述平均资源利用率；根据公式(9)计算所述平均响应时间能力，其中，C为所述平均响应时间能力，EndTimed为任务d的完成时刻，StartTimed为任务d的开始时刻；根据公式(10)计算选取的所述观测方案的任务最大响应时间能力，其中，Cmax为所述任务最大响应时间能力；根据公式(11)和公式(12)计算所述区域覆盖率，其中，Pi为覆盖观测目标i对应的区域的次数，Stripji为第j次覆盖观测目标i对应的区域时需要覆盖的面积，Si为重叠覆盖观测目标i对应的区域的次数，StripOverji为第j次覆盖观测目标i对应的区域时实际覆盖的面积，Areai为观测目标i对应的区域面积；其中，AreaCove为所述区域覆盖率，SQ为所有观测目标对应的区域的数量；根据公式(13)和公式(14)计算所述区域覆盖时间，其中，Timepi为观测观测目标i对应的区域的第p个观测条带的时间，TD为观测条带的数量；其中，AreTime为所述区域覆盖时间；根据公式(15)计算所述点目标覆盖率，其中，PoinCove为所述点目标覆盖率，Poinnumber为实际观测的点目标的数量，ToT为需要观测的点目标的数量。可选地，对不同观测方案的所述基础指标层的每个指标执行归一化计算以得到隶属度矩阵具体包括：根据公式(16)对所述平均观测速度、负载均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法，其特征在于，所述方法包括：/n在基础指标层计算每个所述观测方案的第一指标值，其中，所述基础指标层包括观测误差、平均观测速度、通信链路占用时间、负载均衡度、平均能耗量、平均资源利用率、平均响应时间能力、任务最大响应时间能力、目标图像解译度、区域覆盖率、区域覆盖时间、点目标覆盖率；/n构建二三层两两比较矩阵以确定所述基础指标层的每个指标的权重；/n对不同观测方案的所述基础指标层的每个指标执行归一化计算以得到隶属度矩阵；/n基于D-S证据理论聚合原则，根据所述权重和所述隶属度矩阵获取能力指标层的各个指标的第二指标值，其中，所述能力指标层包括协同观测性能、资源利用能力、目标任务获取能力，所述协同观测性能在所述基础指标层中对应有观测误差、平均观测速度以及通信链路占用时间，所述资源利用能力在所述基础指标层对应有负载均衡度、平均能耗量、平均资源利用率，所述目标任务获取能力在所述基础指标层对应有平均响应时间能力、任务最大响应时间能力、目标图像解译度、区域覆盖率、区域覆盖时间以及点目标覆盖率；/n采用TODIM算法，聚合每个所述第二指标值以得到每个所述观测方案的综合概率分配函数；/n根据所述综合概率分配函数选择所述观测方案。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于选择多传感器协同观测任务的观测方案的方法，其特征在于，所述方法包括：
在基础指标层计算每个所述观测方案的第一指标值，其中，所述基础指标层包括观测误差、平均观测速度、通信链路占用时间、负载均衡度、平均能耗量、平均资源利用率、平均响应时间能力、任务最大响应时间能力、目标图像解译度、区域覆盖率、区域覆盖时间、点目标覆盖率；
构建二三层两两比较矩阵以确定所述基础指标层的每个指标的权重；
对不同观测方案的所述基础指标层的每个指标执行归一化计算以得到隶属度矩阵；
基于D-S证据理论聚合原则，根据所述权重和所述隶属度矩阵获取能力指标层的各个指标的第二指标值，其中，所述能力指标层包括协同观测性能、资源利用能力、目标任务获取能力，所述协同观测性能在所述基础指标层中对应有观测误差、平均观测速度以及通信链路占用时间，所述资源利用能力在所述基础指标层对应有负载均衡度、平均能耗量、平均资源利用率，所述目标任务获取能力在所述基础指标层对应有平均响应时间能力、任务最大响应时间能力、目标图像解译度、区域覆盖率、区域覆盖时间以及点目标覆盖率；
采用TODIM算法，聚合每个所述第二指标值以得到每个所述观测方案的综合概率分配函数；
根据所述综合概率分配函数选择所述观测方案。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基础指标层计算每个所述观测方案的第一指标值具体包括：
根据公式(1)计算所述观测误差，



其中，QU为所述观测误差，T为观测目标的数量，Si1为观测目标i需要观测的区域面积，Si2为在执行所述观测方案的情况下，观测目标i的实际观测的区域面积；
根据公式(2)计算所述平均观测速度，



其中，y为所述平均观测速度，ti为观测目标i的耗时量；
根据公式(3)计算所述通信链路占用时间，
CommunicateTime＝(PlatTime+PlatGround)/ScheduleTime，(3)
其中，CommunicateTime为所述通信链路占用时间，PlatTime为执行所述观测方案时平台与平台之间的通信时间，PlatGround为执行所述观测方案时平台与地面站之间的通信时间，ScheduleTime为执行所述观测方案的总时长；
根据公式(4)计算所述负载均衡度，



其中，D为各个平台所承担的任务总数量，ωdj为在平台d所承担的第j个任务的权重，μ表示各个平台平均承担的任务量，S1代表平台数量；
根据公式(5)计算每个遥感器的能耗，
PowerCosts＝UnitPowerCosts×Counts，(5)
其中，UnitPowerCosts为遥感器s在单位时间的能耗，Counts为遥感器s的工作时长，PowerCosts为执行所述观测方案时遥感器s的能耗；
根据公式(6)计算所述平均能耗量，



其中，AveragePowerCost为所述平均能耗量，S为所述遥感器的数量；
根据公式(7)计算每个遥感器的资源利用率，
ResourceUtilityRates＝Times/KTimes，(7)
其中，ResourceUtilityRates为遥感器s的资源利用率，Times为遥感器s被占用的时间，KTimes为遥感器s的可用时间；
根据公式(8)计算所述平均资源利用率，



其中，ResourceUtilityRate为所述平均资源利用率；
根据公式(9)计算所述平均响应时间能力，



其中，C为所述平均响应时间能力，EndTimed为任务d的完成时刻，StartTimed为任务d的开始时刻；
根据公式(10)计算选取的所述观测方案的任务最大响应时间能力，



其中，C...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笑旋，王彦君，唐奕城，晏冰，孙海权，夏维，王执龙，唐玉芳，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34