基于自适应遗传算法的多卫星区域观测规划方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应遗传算法的多卫星区域观测规划方法，其步骤包括：1、将局部网格嵌套方法与遗传算法结合起来，通过查找群体存储的网格及条带信息减少不必要的冗余和重复计算；2、提出了一种双层遗传编码方式，有效表示从不同层次选择的条带构成的观测方案；3、提出一种自适应概率函数，根据已有解的信息自适应地决定局部区域是否需要进行嵌套；4、通过变异和交叉操作获得新的可行观测方案，提升种群多样性。本发明专利技术能仅占用较少的计算资源快速得到覆盖率较高的多卫星区域观测条带方案，提高卫星资源的利用效率。提高卫星资源的利用效率。提高卫星资源的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应遗传算法的多卫星区域观测规划方法


[0001]本专利技术属于卫星任务规划领域，具体的说是一种基于自适应遗传算法的多卫星区域观测规划方法。

技术介绍

[0002]地球观测卫星(EOS：Earth Observation Satellite)，或称为成像卫星(以下简称为“卫星”)，其主要功能之一是通过星载传感器(如可见光相机、多光谱相机)对陆地、海洋、大气等进行观测。观测的需求由来自农业、林业、海洋、国土、环保、气象等各个领域、各个部门的用户提出，在卫星的地面管控中心汇总，管控中心根据观测需求，结合卫星资源使用情况，综合制定各个卫星的成像观测计划，并生成测控指令，经由地面测控站上传给卫星，卫星在接收到指令后作出相应的动作，对指定的区域进行成像，所成影像数据暂时保存在星载硬盘上，当行至与地面站可通信时，将影像数据下传至地面站。在该过程中，地面管控中心制定卫星成像计划的环节称为卫星任务规划，是整个卫星使用管理过程中的关键环节之一。
[0003]由于卫星的运行受轨道限制，单颗卫星一次过境只能拍摄一个有限长度和宽度的条带区域，如果待观测的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应遗传算法的多卫星区域观测规划方法，其特征在于，是应用于多颗卫星共同观测一个目标区域R的观测任务中，假设所有卫星的观测时间窗口集合为C＝{c1,c2,...,c
i
,...,c
n
}，c
i
表示第i个观测机会，n表示观测机会总数；用|R|表示目标区域R的面积；用表示第i个观测机会c
i
对应的局部区域；用K表示当前网格层级，并设定最大嵌套层级数为K
max
；用表示第i个观测机会c
i
在第K层网格上构成条带的集合，其中，表示第i个观测机会c
i
在第K层构造出的第j个条带，表示第i个观测机会c
i
在第K层构造出的条带的数量；步骤1、初始化K＝1，将目标区域R进行初始网格划分，得到第K层网格；步骤2、在第K层网格上为第i个观测机会c
i
构造出对应的备选条带，从而得到第i个观测机会c
i
的第K层条带集合步骤3、初始化遗传算法的各个参数，包括：种群规模Z、当前种群规模z、当前进化次数G、最大进化代数G
max
；步骤4、使用2行n列的双层染色体记录选中的条带，其中，n为染色体的长度，即观测机会的数量；双层染色体的第一行记录选中条带的所在层级K，第二行记录所选条带在其所在条带集合中的编号；双层染色体中位于长度的第i个位置上的层级K和编号j所构成的一对数表示第i个观测机会c
i
选择第j个条带步骤5、构造初始种群：步骤5.1、令z＝1；步骤5.2、令i＝1；步骤5.3、从集合中随机选择一个条带作为第i个观测机会c
i
在第K层网格上的条带；步骤5.4、令i+1赋值给i，重复步骤5.3，直到i＝n为止，从而得到一个初始解；步骤5.5、令z+1赋值给z，重复步骤5.3步骤5.4，直到z＝Z为止，从而构造初始种群；步骤6、令G＝1，将初始种群作为当前第G次迭代的种群，直到G＝G
max
为止，从而得到第G
max
次迭代的种群，并选择适应度值最大的染色体作为遥感卫星区域观测方案：步骤6.1、从当前第G次迭代的种群中随机选择一个染色体，作为变异父染色体F，并对变异父染色体F进行变异后得到新的染色体O：步骤6.1.1、从变异父染色体F中随机选择一个观测机会c
i
及其对应的一个条带步骤6.1.2、如果K＜K
max
，计算条带发生嵌套变异的概率步骤6.1.3、随机生成一个0到1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笑旋，伍艺，夏维，孙海权，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：