卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法及装置，属于卫星对地观测任务规划技术领域。所述方法包括：获取目标区域内兴趣点的信息；其中，所述信息包括：经度、纬度和兴趣值；基于所述信息对兴趣点聚类，获取聚类结果中各类别的兴趣度；根据卫星Sat

【技术实现步骤摘要】
卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法及装置，属于卫星对地观测任务规划


技术介绍

[0002]为提高有效卫星资源的利用效率，需要对卫星的对地观测活动合理进行安排，从而形成高效的任务执行方案。这个过程需要在卫星平台等多种约束条件下，搜索大量任务的执行序列，是一个复杂的组合优化问题。当前的卫星任务规划实施需要在接收到任务请求后，由地面任务规划中心依据任务特点、卫星可见时间窗口和卫星平台载荷等各类约束进行计算，将规划后的结果指令上传到卫星，卫星按照上传的指令执行对地观测任务。
[0003]在对地观测任务数量比较庞大如存在大量离散分布的兴趣点时，这些任务组成的执行序列相当庞大，优化复杂度会随兴趣点的增多而剧烈增加。虽然对地理位置相近的兴趣点进行合并能够减少待规划的任务数量，如何选定可行的合并方案将直接影响对兴趣点预处理和任务规划的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法及装置，该方法根据兴趣点的位置信息和重要程度即兴趣值完成迭代式聚类，最终临近的多个兴趣点会稳定在一个圆形区域的聚类表示上，并体现出整体的重要程度。在此基础上，对聚类后的全部圆形区域进行任务规划求解，既降低了规划算法的计算复杂度，又能将关键的兴趣点出现的区域以很高的概率优先安排观测，以到达更高的观测整体收益。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法，所述方法包括：
[0007]获取目标区域内兴趣点的信息；其中，所述信息包括：经度、纬度和兴趣值；
[0008]基于所述信息对兴趣点聚类，获取聚类结果中各类别的兴趣度；
[0009]根据卫星Sat
k
的卫星轨道，获取所述卫星Sat
k
在所述目标区域内的条带stripe
kg
，并通过所述卫星Sat
k
是否观测所述条带stripe
kg
，获取所述条带stripe
kg
的决策变量的值x
kg
；
[0010]基于所述各类别的兴趣度与所述决策变量的值x
kg
，最大化所有卫星Sat
k
观测目标区域时的兴趣度总和，以得到兴趣点聚类规划结果。
[0011]进一步地，所述基于所述信息对兴趣点聚类，获取聚类结果中各类别的兴趣度，包括：在当前兴趣点集合中，选定任一所述兴趣点作为圆心；
[0012]以一设定值为半径，生成圆C
i
，并确定位于所述圆C
i
中的所有兴趣点，生成兴趣点集合
[0013]根据所述兴趣点集合中兴趣点的信息，更新所述圆C
j
的圆心位置，直至相邻两
次更新的圆心位置间的距离小于一阈值时，基于更新后的圆心位置，得到一兴趣点子集；
[0014]基于所述兴趣点子集中各兴趣点的兴趣值，获取该兴趣点子集的兴趣度；
[0015]从所述当前兴趣点集合中删除该兴趣点子集，并判断更新后的兴趣点集合是否为空集；
[0016]在所述更新后的兴趣点集合不是空集的情况下，返回至所述在当前兴趣点集合中，选定任一所述兴趣点作为圆心；
[0017]在所述更新后的兴趣点集合是空集的情况下，输出各兴趣点子集的兴趣度。
[0018]进一步地，所述根据所述兴趣点集合中兴趣点的经度和纬度，更新所述圆C
i
的圆心位置，包括：
[0019]基于所述兴趣点集合中兴趣点的经度和兴趣值，计算新圆心位置的经度中兴趣点的经度和兴趣值，计算新圆心位置的经度其中，x
j
表示第j个兴趣点的经度，w
j
表示第j个兴趣点的兴趣度，n表示所述兴趣点集合中兴趣点的数量；
[0020]基于所述兴趣点集合中兴趣点的纬度和兴趣值，计算新圆心位置的纬度中兴趣点的纬度和兴趣值，计算新圆心位置的纬度其中，y
j
表示第j个兴趣点的纬度。
[0021]进一步地，所述通过所述卫星Sat
k
是否观测所述条带stripe
kg
，获取决策变量的值x
kg
，包括：
[0022]在所述卫星Sat
k
观测所述条带stripe
kg
的情况下，所述决策变量的值x
kg
＝1；
[0023]在所述卫星Sat
k
未观测所述条带stripe
kg
的情况下，所述决策变量的值x
kg
＝0。
[0024]进一步地，所述基于所述各类别的兴趣度与所述值x
kg
，最大化所有卫星Sat
k
观测目标区域时的兴趣度总和，以得到兴趣点聚类规划结果，包括：
[0025]基于所述兴趣度与所述值x
kg
，构建待优化的目标函数，构建待优化的目标函数其中，S表示所述卫星Sat
k
的数量，G表示所述条带striple
kg
的数量，v
i
表示类别C
i
的兴趣度；
[0026]设定所述目标函数的约束条件；
[0027]利用粒子群算法对所述待优化的目标函数进行优化，得到兴趣点聚类规划结果。
[0028]进一步地，所述目标函数的约束条件，包括：
[0029]所述卫星Sat
k
的观测数量约束；其中，所述观测数量约束表示在规划时间区间内，每一个圆形区域最多只能被所述卫星Sat
k
观测一次；
[0030]和，
[0031]所述卫星Sat
k
的成像时间约束；其中，所述成像时间约束表示所述卫星Sat
k
运行在整个调度时间范围内，任意所述条带stripe
kg
的观测时间必须满足成像时间要求；
[0032]和，
[0033]所述卫星Sat
k
的侧摆角约束；其中，所述侧摆角约束表示在规划时间区间内，所述卫星Sat
k
在经过单次聚类圆时只能选择一个侧摆角下的条带；
[0034]和，
[0035]所述卫星Sat
k
的存储容量约束。
[0036]进一步地，所述利用粒子群算法对所述待优化的目标函数进行优化，得到兴趣点聚类规划结果，包括：
[0037]对所述卫星Sat
k
与所述条带S
kg
进行初始化；
[0038]将卫星数量和对应目标区域数量以及相关约束作为系统变量进行计算，对违背约束的变量进行修正，以计算系统的最大兴趣度总和作为当前目标函数值；
[0039]根据目标函数确定当前卫星与条带组合最优pbes本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星对地观测离散兴趣点聚类规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域内兴趣点的信息；其中，所述信息包括：经度、纬度和兴趣值；基于所述信息对兴趣点聚类，获取聚类结果中各类别的兴趣度；根据卫星Sat
k
的卫星轨道，获取所述卫星Sat
k
在所述目标区域内的条带stripe
kg
，并通过所述卫星Sat
k
是否观测所述条带stripe
kg
，获取所述条带stripe
kg
的决策变量的值x
kg
；基于所述各类别的兴趣度与所述决策变量的值x
kg
，最大化所有卫星Sat
k
观测目标区域时的兴趣度总和，以得到兴趣点聚类规划结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述信息对兴趣点聚类，获取聚类结果中各类别的兴趣度，包括：在当前兴趣点集合中，选定任一所述兴趣点作为圆心；以一设定值为半径，生成圆C
i
，并确定位于所述圆C
i
中的所有兴趣点，生成兴趣点集合根据所述兴趣点集合中兴趣点的信息，更新所述圆C
i
的圆心位置，直至相邻两次更新的圆心位置间的距离小于一阈值时，基于更新后的圆心位置，得到一兴趣点子集；基于所述兴趣点子集中各兴趣点的兴趣值，获取该兴趣点子集的兴趣度；从所述当前兴趣点集合中删除该兴趣点子集，并判断更新后的兴趣点集合是否为空集；在所述更新后的兴趣点集合不是空集的情况下，返回至所述在当前兴趣点集合中，选定任一所述兴趣点作为圆心；在所述更新后的兴趣点集合是空集的情况下，输出各兴趣点子集的兴趣度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于根据兴趣点集合中兴趣点的经度和纬度，更新所述圆C
i
的圆心位置，包括：基于所述兴趣点集合中兴趣点的经度和兴趣值，计算新圆心位置的经度其中，x
j
表示第j个兴趣点的经度，w
j
表示第j个兴趣点的兴趣度，n表示所述兴趣点集合中兴趣点的数量；基于所述兴趣点集合中兴趣点的纬度和兴趣值，计算新圆心位置的纬度其中，y
j
表示第j个兴趣点的纬度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述卫星Sat
k
是否观测所述条带stripe
kg
，获取决策变量的值x
kg
，包括：在所述卫星Sat
k
观测所述条带stripe
kg
的情况下，所述决策变量的值x
kg
＝1；在所述卫星Sat
k
未观测所述条带stripe
kg
的情况下，所述决策变量的值x
kg
＝0。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各类别的兴趣度与所述值x
kg
，最大化所有卫星Sat
k
观测目标区域时的兴趣度总和，以得到兴趣点聚类规划结果，包括：基于所述兴趣度与所述值x
kg
，构建待优化的目标函数，构建待优化的目标函数其中，S表示所述卫星Sat

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，惠新遥，潘优美，李锦文，徐帆江，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：