一种空天地一体化观测资源协同调度方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空天地一体化观测资源协同调度方法与系统，所述方法包括：获取对地观测资源信息、应急事件任务类型和区域地理信息；基于对地观测资源信息建立观测资源能力描述模型；基于应急事件任务类型和区域地理信息建立应急任务统一描述模型；基于观测资源能力描述模型、应急任务统一描述模型和不同灾害观测资源能力需求的先验知识，进行观测资源与观测任务的匹配，生成观测资源协同调度规划方案；获取观测情况反馈，在出现观测资源故障或外部因素导致观测资源无法按期完成任务的情况下，对规划方案进行动态重规划。本发明专利技术通过建立统一的观测资源能力描述模型与应急任务统一描述模型，可以快速生成观测资源协同调度方案，提高应急反应速度。提高应急反应速度。提高应急反应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种空天地一体化观测资源协同调度方法与系统


[0001]本专利技术属于观测资源调度
，具体涉及一种空天地一体化观测资源协同调度方法与系统。

技术介绍

[0002]针对地质灾害、洪涝灾害、森林火灾等自然灾害，在应急救灾时，灾害现场的影像数据、地理、环境数据、专题数据等数据的获取尤为重要。目前通过卫星、无人机、地面传感器等遥感监测手段进行灾害现场的观测方法日趋成熟，但是规范化的应急服务机制体制明显滞后，预案指导下的响应内容无法与多手段协同遥感监测手段相匹配，无法发挥多部门参与的优势，很大程度地影响遥感监测手段在应急响应的第一时间得到应用，从而影响科学、快速、合理的应急决策。
[0003]公开号为CN112969170A的专利技术专利公开了一种空天地一体化应急通信与指挥调度系统，其通过应急通信指挥调度软件平台，及时发送命令给智能移动终端上的APP，以指挥和协调现场的救援力量，并实施指挥调度，但其卫星用于提供通信服务，主要还是通过无人机、地面传感器等监测手段获取灾害现场信息，且不能进行观测资源的协同调度。公开号为CN109409773A的专利技术专利公开了一种基于合同网机制的对地观测资源动态规划方法，其通过主动投标模式进行多轮不完全组合分配任务，这种方式一定程度上可以实现对大规模并发任务进行动态分配，但是主动投标模式无法高效调度导致遥感监测与应急服务不能深度耦合。卫星、航空与地面观测系统在观测模式、成像机理、应用目的和处理方式等方面存在很大的不同，难以统一发现与共享，因此如何实现空天地观测资源的快速协同调度，对应急监测至关重要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种空天地一体化观测资源协同调度方法与系统，用于解决空天地观测资源无法快速协同调度的问题。
[0005]本专利技术第一方面，公开一种空天地一体化观测资源协同调度方法，所述方法包括：获取遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息、应急事件任务类型和区域地理信息；基于遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息建立观测资源能力描述模型；基于应急事件任务类型和区域地理信息建立应急任务统一描述模型；基于观测资源能力描述模型、应急任务统一描述模型和不同灾害观测资源能力需求的先验知识，进行观测资源与观测任务的匹配，生成观测资源协同调度规划方案；获取观测情况反馈，在出现观测资源故障或外部因素导致观测资源无法按期完成任务的情况下，对规划方案进行动态重规划。
[0006]在以上技术方案的基础上，优选的，所述遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息包括遥感卫星类型、卫星分辨率、卫星参数、地面传感器类型、地面传感器分布位置、无人
机基站位置、无人机搭载相机型号数据。
[0007]在以上技术方案的基础上，优选的，所述观测资源能力描述模型的关键能力指标包括空间分辨率及其观测范围、时间分辨率及其响应时间、定位精度、光谱范围及分辨率和环境适应性。
[0008]在以上技术方案的基础上，优选的，所述应急任务统一描述模型的要素主要包括：任务描述、空间位置信息、时间信息、光谱信息、环境信息、观测质量和观测数据量；所述应急任务统一描述模型表示为：
[0009]其中：表示为全部观测任务集合；代表地j个观测任务，j＝1,2,
…
,N，N为观测任务总数；为任务描述，用于说明任务的基本信息，包括应急事件类型、任务提交时间；为空间位置信息，用于说明执行任务的空间位置要求；为时间信息，用于描述观测资源执行任务的时间要求，包括任务开始时间，截止时间，响应时间和更新频率；为光谱信息，用于描述任务需求的影像信息种类，包括光学影像，红外图像，雷达图像，高光谱影像和超光谱影像；为环境信息，主要包括天气状况、任务观测区域地理信息、风力和路况；为观测质量，用于描述任务需求的信息质量，包括空间分辨率和定位精度；为观测数据量，用于描述该任务完成会产生多大的数据量。
[0010]在以上技术方案的基础上，优选的，所述进行观测资源与观测任务的匹配从遥感数据质量约束、遥感数据类型约束、时空观测能力约束三个方面进行；其中，遥感数据质量约束是指对观测任务需求和观测资源的空间分辨率指标进行匹配；遥感数据类型约束是指对观测任务需求和观测资源的传感器类型进行匹配；时空观测能力约束是指对观测任务需求和观测资源的空间覆盖范围进行匹配。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，所述基于观测资源能力描述模型、应急任务统一描述模型和不同灾害观测资源能力需求的先验知识，进行观测资源与观测任务的匹配，生成观测资源协同调度规划方案具体包括：建立初始观测资源候选集，包括各种可获取卫星资源、无人机资源和地面观测资源；根据应急任务类型进行观测资源候选集的初步匹配，包括空间分辨率匹配、传感器类型匹配、空间覆盖范围匹配，将不符合空间分辨率要求、不符合传感器类型和空间覆盖范围匹配失败的观测资源剔出观测资源候选集；根据卫星过境时间以及无人机到达时间建立卫星资源与无人机资源的协同调度机制；当观测资源候选集有无人机资源时，通过无人机的初始位置、运行速度以及响应时间，计算无人机在响应时间内所能够覆盖的区域范围，与任务观测区域进行拓扑关系分析，计算需要的无人机架数；根据观测资源候选集状况及无人机架数，生成规划方案。
[0012]在以上技术方案的基础上，优选的，所述根据卫星过境时间以及无人机到达时间建立卫星资源与无人机资源的协同调度机制具体包括：
计算卫星过境时间t1以及无人机到达时间t2，进行可用卫星资源与无人机资源筛选：；其中，t1、t2的单位为小时。
[0013]本专利技术第二方面，公开一种空天地一体化观测资源协同调度系统，所述系统包括：数据获取模块：用于获取遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息、应急事件任务类型和区域地理信息；观测资源与观测任务匹配模块：用于基于遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息建立观测资源能力描述模型；基于应急事件任务类型和区域地理信息建立应急任务统一描述模型；基于观测资源能力描述模型、应急任务统一描述模型和不同灾害观测资源能力需求的先验知识，进行观测资源与观测任务的匹配，生成观测资源协同调度规划方案；观测资源动态组织模块：用于获取观测情况反馈，在出现观测资源故障或外部因素导致观测资源无法按期完成任务的情况下，对规划方案进行动态重规划。
[0014]本专利技术第三方面，公开一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如本专利技术第一方面所述的方法。
[0015]本专利技术第四方面，公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如本专利技术第一方面所述的方法。
[0016]本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：1）本专利技术通过建立观测资源能力描述模型和应急任务统一描述模型，结合不同灾害观测资源能力需求的先验知识，进行观测资源与观测任务的匹配，可以快速生成观测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空天地一体化观测资源协同调度方法，其特征在于，所述方法包括：获取遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息、应急事件任务类型和区域地理信息；基于遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息建立观测资源能力描述模型；基于应急事件任务类型和区域地理信息建立应急任务统一描述模型；基于观测资源能力描述模型、应急任务统一描述模型和不同灾害观测资源能力需求的先验知识，进行观测资源与观测任务的匹配，生成观测资源协同调度规划方案；获取观测情况反馈，在出现观测资源故障或外部因素导致观测资源无法按期完成任务的情况下，对规划方案进行动态重规划。2.根据权利要求1所述的空天地一体化观测资源协同调度方法，其特征在于，所述遥感卫星、无人机、地面传感器的资源信息包括遥感卫星类型、卫星分辨率、卫星参数、地面传感器类型、地面传感器分布位置、无人机基站位置、无人机搭载相机型号数据。3.根据权利要求2所述的空天地一体化观测资源协同调度方法，其特征在于，所述观测资源能力描述模型的关键能力指标包括空间分辨率及其观测范围、时间分辨率及其响应时间、定位精度、光谱范围及分辨率和环境适应性。4.据权利要求3所述的空天地一体化观测资源协同调度方法，其特征在于，所述应急任务统一描述模型的要素主要包括：任务描述、空间位置信息、时间信息、光谱信息、环境信息、观测质量和观测数据量；所述应急任务统一描述模型表示为：；其中：表示为全部观测任务集合；代表地j个观测任务，j＝1,2,
…
,N，N为观测任务总数；为任务描述，用于说明任务的基本信息，包括应急事件类型、任务提交时间；为空间位置信息，用于说明执行任务的空间位置要求；为时间信息，用于描述观测资源执行任务的时间要求，包括任务开始时间，截止时间，响应时间和更新频率；为光谱信息，用于描述任务需求的影像信息种类，包括光学影像，红外图像，雷达图像，高光谱影像和超光谱影像；为环境信息，主要包括天气状况、任务观测区域地理信息、风力和路况；为观测质量，用于描述任务需求的信息质量，包括空间分辨率和定位精度；为观测数据量，用于描述该任务完成会产生多大的数据量。5.权利要求4所述的空天地一体化观测资源协同调度方法，其特征在于，所述进行观测资源与观测任务的匹配从遥感数据质量约束、遥感数据类型约束、时空观测能力约束三个方面进行；其中，遥感数据质量约束是指对观测任务需求和观测资源的空间分辨率指标进行匹配；遥感数据类型约束是指对观测任务需求和观测资源的传感器类型进行匹配；时空观测能力约束是指对观测任...

【专利技术属性】
技术研发人员：储扬静，汤玲，彭向阳，黎茂林，
申请(专利权)人：南京北斗创新应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：