基于对地观测需求的卫星任务规划方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法和系统，涉及卫星任务调度技术领域。本发明专利技术综合考虑任务的任务观测时间窗和任务分辨率和卫星圈次的剩余资源为每个待规划任务选择一个合适的卫星圈次。有利于减少卫星任务资源匹配时间，达到卫星资源负载均衡，提高卫星资源整体利用率。提高卫星资源整体利用率。提高卫星资源整体利用率。

【技术实现步骤摘要】
基于对地观测需求的卫星任务规划方法和系统


[0001]本专利技术涉及卫星任务调度
，具体涉及一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法和系统。

技术介绍

[0002]多星对地观测任务规划可以描述为多颗卫星、多个观测任务，在满足复杂约束条件的情况下为每个观测任务分配合理的卫星资源进行观测。近年来伴随卫星技术的日益成熟，利用卫星进行观测已经被广泛的应用于例如灾后评估、热点区域监视等多个领域。如何合理的为观测任务安排卫星资源进行观测已经成为卫星技术广泛应用亟待解决的问题。
[0003]现有方法一般默认卫星采用单一观测方式对任务目标进行观测，且一般会在满足观测需求的情况下随机选择一个卫星圈次执行观测。
[0004]但上述的现有方法没有考虑卫星资源均匀分配，容易导致任务冲突，造成卫星资源浪费。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法和系统，解决了现有方法没有考虑卫星资源均匀分配，容易导致任务冲突，造成卫星资源浪费的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，提供了一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法，该方法包括：
[0010]基于任务观测时间窗、任务分辨率和卫星圈次的剩余资源构建各个卫星圈次对应的待规划任务集合；
[0011]为各个卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划，得到对应的任务规划序列；
[0012]对各个待规划任务集合中剩余的待规划任务进行重规划。
[0013]进一步的，所述基于任务观测时间窗、任务分辨率和卫星圈次的剩余资源构建各个卫星圈次对应的待规划任务集合，包括：
[0014]S101、从任务集合T＝{T1,T2,...,T
m
,...,T
M
}中利用任务开始观测时间最小化原则选出一个待规划任务T
m
；
[0015]S102、遍历卫星圈次集合SC＝{SC1,SC2,...,SC
i
,...,SC
I
}中的每一个卫星圈次SC
ij
；
[0016]若同时满足公式TS
m
≥SCS
ij
,TE
m
≤SCE
ij
,TE
m
‑
TS
m
≤SCT
ij
,TR
m
≥SR
i
，则将SC
ij
加入到TSC
m
中；
[0017]S103、若TSC
m
不为空集，从TSC
m
中选出剩余资源SCP
ij
最大的卫星圈次SC
ij
，将T
m
加入到选出的卫星圈次SC
ij
对应的待规划任务集合SCA
ij
中，并将T
m
从集合T中删除；
[0018]S104、重复S101～S103，直至所有待规划任务均被分配至一个卫星圈次的待规划任务集合；
[0019]其中，
[0020]S
i
表示第i颗卫星，共有I颗卫星；
[0021]SC＝{SC1,SC2,...,SC
i
,...,SC
I
}表示卫星的圈次集合；
[0022]SC
i
＝{SC
i1
,SC
i2
,...,SC
ij
,...,SC
iJ
}表示卫星S
i
的圈次集合；
[0023]SC
ij
表示卫星S
i
的第j个圈次；
[0024]T＝{T1,T2,...,T
m
,...,T
M
}表示共有M个待规划任务；
[0025]T
m
表示第m个待规划任务；
[0026]SCA
ij
表示卫星S
i
的第j个圈次的待规划任务集合；
[0027]TS
m
,TE
m
,TR
m
分别表示T
m
的开始观测时间、结束观测时间和所需分辨率；
[0028]SCT
ij
,SCS
ij
,SCE
ij
分别表示卫星S
i
在第j个圈次的最长开机时间，开始时间和结束时间；
[0029]SR
i
表示卫星S
i
的分辨率；
[0030]表示SC
ij
的剩余资源；
[0031]TE
m
‑
TS
m
表示T
m
的观测时长；
[0032]TS
m
表示T
m
的开始观测时间；
[0033]TE
m
表示T
m
的结束观测时间；
[0034]TSC
m
表示满足T
m
的观测时间窗和分辨率要求的卫星圈次集合。
[0035]进一步的，所述为各个卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划，得到对应的任务规划序列，包括：
[0036]依次为各个卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划，且对于任意卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划的步骤如下：
[0037]S201、从待规划任务集合SCA
ij
中确定S
i
在第j个圈次执行的首任务T
start
，并将首任务T
start
从待规划任务集合SCA
ij
中删除；
[0038]S202、遍历SCA
ij
中的每一个待规划任务T
m
；如果满足TS
m
‑
TE
l
≥0，则将T
m
加入待安排任务集合SCW
ij
中；
[0039]其中，
[0040]T
l
表示任务规划序列SCG
ij
中最后一个任务；
[0041]TE
l
表示T
l
的结束观测时间；
[0042]S203、判断SCW
ij
是否为空集；
[0043]若SCW
ij
为空集，为下一个卫星圈次做任务规划；
[0044]若SCW
ij
不为空集，则从SCW
ij
中选出待安排任务T
a
；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法，其特征在于，该方法包括：基于任务观测时间窗、任务分辨率和卫星圈次的剩余资源构建各个卫星圈次对应的待规划任务集合；为各个卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划，得到对应的任务规划序列；对各个待规划任务集合中剩余的待规划任务进行重规划。2.如权利要求1所述的一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法，其特征在于，所述基于任务观测时间窗、任务分辨率和卫星圈次的剩余资源构建各个卫星圈次对应的待规划任务集合，包括：S101、从任务集合T＝{T1,T2,...,T
m
,...,T
M
}中利用任务开始观测时间最小化原则选出一个待规划任务T
m
；S102、遍历卫星圈次集合SC＝{SC1,SC2,...,SC
i
,...,SC
I
}中的每一个卫星圈次SC
ij
；若同时满足公式TS
m
≥SCS
ij
,TE
m
≤SCE
ij
,TE
m
‑
TS
m
≤SCT
ij
,TR
m
≥SR
i
，则将SC
ij
加入到TSC
m
中；S103、若TSC
m
不为空集，从TSC
m
中选出剩余资源SCP
ij
最大的卫星圈次SC
ij
，将T
m
加入到选出的卫星圈次SC
ij
对应的待规划任务集合SCA
ij
中，并将T
m
从集合T中删除；S104、重复S101～S103，直至所有待规划任务均被分配至一个卫星圈次的待规划任务集合；其中，S
i
表示第i颗卫星，共有I颗卫星；SC＝{SC1,SC2,...,SC
i
,...,SC
I
}表示卫星的圈次集合；SC
i
＝{SC
i1
,SC
i2
,...,SC
ij
,...,SC
iJ
}表示卫星S
i
的圈次集合；SC
ij
表示卫星S
i
的第j个圈次；T＝{T1,T2,...,T
m
,...,T
M
}表示共有M个待规划任务；T
m
表示第m个待规划任务；SCA
ij
表示卫星S
i
的第j个圈次的待规划任务集合；TS
m
,TE
m
,TR
m
分别表示T
m
的开始观测时间、结束观测时间和所需分辨率；SCT
ij
,SCS
ij
,SCE
ij
分别表示卫星S
i
在第j个圈次的最长开机时间，开始时间和结束时间；SR
i
表示卫星S
i
的分辨率；表示SC
ij
的剩余资源；TE
m
‑
TS
m
表示T
m
的观测时长；TS
m
表示T
m
的开始观测时间；TE
m
表示T
m
的结束观测时间；TSC
m
表示满足T
m
的观测时间窗和分辨率要求的卫星圈次集合。3.如权利要求2所述的一种基于对地观测需求的卫星任务规划方法，其特征在于，所述为各个卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划，得到对应的任务规划序列，包括：依次为各个卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划，且对于任意卫星圈次的待规划任务集合进行任务规划的步骤如下：S201、从待规划任务集合SCA
ij
中确定S
i
在第j个圈次执行的首任务T
start
，并将首任务
T
start
从待规划任务集合SCA
ij
中删除；S202、遍历SCA
ij
中的每一个待规划任务T
m
；如果满足TS
m
‑
TE
l
≥0，则将T
m
加入待安排任务集合SCW
ij
中；其中，T
l
表示任务规划序列SCG
ij
中最后一个任务；TE
l
表示T
l
的结束观测时间；S203、判断SCW
ij
是否为空集；若SCW
ij
为空集，为下一个卫星圈次做任务规划；若SCW
ij
不为空集，则从SCW
ij
中选出待安排任务T
a
；S204、若待安排任务T
a
同时满足角度调整约束和最长开机时间约束，则将T
a
加入到任务规划序列SCG
ij
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦雪敏，朱旭彤，王杰，胡笑旋，马华伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：