【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星运行管理，具体而言，涉及一种多源国产卫星虚拟组网优化的方法。
技术介绍
1、目前，现有在轨运行的同时对运行轨道进行管理的国产卫星，以陆地卫星为例，包括：zy3-02、zy3-03、gf1、gf-1b、gf-1c、gf-1d、cb04a、gf6等2米级分辨率光学卫星，gf2、gf7、gfdm等亚米级分辨率光学卫星，zy1-02d、zy1-02e、gf5-01a、gf-5b等高光谱卫星，l-sar 01a、l-sar 01b、gf3、gf-3b、gf-3c雷达卫星等。
2、然而，由于各颗卫星类型不同、载荷类型多样、卫星轨道各异，比如：轨道高度不同，卫星星座运行速度不同，导致卫星星座间的相位差无法长期保持，无法实现地面轨迹均分的理论最优情况运行，存在地面过境轨迹重复覆盖的情况，卫星在轨效能有所损失。
3、通过虚拟组网可针对任务目标实现轨道资源的动态调整，最大化去除轨迹重复覆盖带来的数据冗余与拍摄资源浪费，从而提升卫星数据获取效能。
4、现有的各类卫星观测资源中，2米级分辨率光学卫星星座的回归周期为10天，重访周期为1天；高光谱卫星星座的回归周期为28天，重访周期为1天；雷达卫星星座的回归周期为4天，重访周期为1天。在不考虑云、雾、雨等天气影响的情况下，对现有的各类卫星观测资源进行统筹优化，目前国产遥感卫星理论上具备全球南北纬84°以内任意地点当日重访能力。
5、但是在实际卫星数据获取中，一方面受地面接收资源不足的影响，各卫星星上成像能力无法完全释放，并且可拍摄获取的地面
6、为适应现阶段对卫星成像能力的空间观测水平不断提升的需求现状，当前亟需进一步对卫星资源的关键技术进行开发研究，实现多星座、多载荷的观测资源虚拟组网，提升国产卫星成像能力的空间观测水平。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的在于在结合具体需求现状和技术发展趋势下，设计和实现一种多源国产卫星虚拟组网优化的方法，基于已有的国产卫星统筹影像获取机制，整理卫星的轨道、传感器、获取能力等参数特征，进行多卫星星座、多分辨率、多传感器的虚拟组网演算，开展星地一体观测能力仿真分析，对比分析国产卫星在轨实际星座与异轨虚拟星座的观测效能，建立分布式的多星座观测资源统筹运行控制分层架构，下层面向地面观测目标动态调整在轨观测能力模型，上层对应于卫星资源模型，将观测能力模型向不同卫星或星座进行分配，构建目标观测时刻的虚拟观测网络，将国产卫星成像能力提升至月度空间观测的水平。
2、本专利技术提供一种多源国产卫星虚拟组网优化的方法，包括以下步骤：
3、s1、搜集整理多源国产卫星资源的观测数据与已组网运行卫星星座的运行参数，对观测数据与运行参数进行特征分析；
4、所述多源国产卫星资源的观测数据包括：轨道、传感器、获取能力的参数特征；
5、所述已组网运行卫星星座的运行参数包括：在轨卫星载荷参数、星座回归周期、星座重访周期、应急重访周期；
6、s2、基于卫星观测与接收资源的标准化建模与资源拓扑结构建模方法，结合动态管理，实现各类国产卫星观测资源在卫星平台、载荷、接收三个维度的资源统一管理；提升国产卫星组网运行的观测效能；
7、所述卫星观测与接收资源的标准化建模与资源拓扑结构建模方法包括：
8、在模型层针对在轨观测资源、地面接收资源，采用层次化建模和模型聚合机制，形成模型描述规范，建立关于资源特性、使用约束的统一描述模型；
9、在资源层分析各种卫星平台及其载荷的使用约束与限制规则，对不同类型的卫星平台及载荷资源的约束进行抽象，提取平台及载荷约束中的共性特征；
10、在拓扑层实时构造设定时空条件下的拓扑结构，针对信息获取、传输链路，进行链路分析，按照资源节点间连接性关系描述规范，描述节点间连接性关系，按照拓扑结构模型描述规范描述拓扑结构；
11、在管理层基于观测资源的约束和时空关系统一建成资源模型和拓扑结构，将观测资源表示为计算机可识别和处理的形式，生成各种模型供其它子系统调用接口；根据观测资源动态变化的特点，对各种资源进行管理和维护，支持动态建模和实时处理，使资源状态达到全局一致。
12、s3、面向地面目标的观测影响要素，进行多卫星星座、多分辨率、多传感器的虚拟组网演算，开展星地一体观测能力仿真分析；
13、s4、针对任务目标，采用在轨数据的参数动态更新加权因子方法，反映在轨的实际状态和真实观测能力；建立在轨数据的卫星任务规划能力调节模型，实现观测能力的自适应动态调整策略；
14、所述参数动态更新加权因子方法包括：动态调整在轨多星观测能力，结合单星在轨观测能力，将观测目标任务集合t中的n个任务分配到ns颗卫星，使集合t中任务完成的收益最大，并使卫星的观测能力负载均衡；
15、设在轨数据的原参数为a，根据在轨数据计算出的该参数实际值为b，则基于加权因子λ的更新方式为：
16、
17、s5、通过观测能力动态调节器选择调整轨道高度和/或相位和/或降交点，开展在轨组网效能优化分析，实现最优观测能力；
18、如未达到最优观测能力，则重新进行s3-s4步骤的多源卫星虚拟组网推演、观测能力仿真分析、观测能力动态调节；
19、如达到最优观测能力，则进入s6步骤；
20、s6、建立分布式的多星座观测资源统筹运行控制分层架构，设置分层架构中的上层对应于各类卫星资源，将观测能力向不同卫星或星座进行分配，构建目标观测时刻的虚拟观测网络：由在轨观测能力模型对多项观测任务要求进行观测约束解析，动态调整为最优在轨观测与接收参数，根据卫星资源的实时在轨状态，将观测能力值分配到单个观测资源上；设置分层架构中的下层面向地面观测目标，动态调整在轨观测能力模型，通过单星的观测任务调度器直接识别的观测元任务，由观测任务执行算法生成各个观测资源的观测方案；
21、s7、通过组网协调器动态搜集单星的观测资源调度结果，对未完成的观测能力缺口依据状态进行动态调度分配，通过若干次的分布式调度分配，实现观测资源组网分配方案的最优化，优化目标f4α为：
22、
23、式(2)中，决策变量xik＝{0,1}表示任务jobi在卫星α的第k圈的时间窗口进行观测。
24、进一步地，所述s4步骤的建立在轨数据的卫星任务规划能力调节模型的方法包括：
25、建立基于动态数据驱动的模型参数预测系统框架(包括数据采集与处理)，为参数估计和数据同化提供输入数据；针对模型具有时变、不确定的特点，采用马尔科夫链蒙特卡洛方法进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述S4步骤的建立在轨数据的卫星任务规划能力调节模型的方法包括：
3.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述S2步骤的所述卫星观测与接收资源的标准化建模与资源拓扑结构建模方法包括：
4.根据权利要求2所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述S4步骤的所述自适应动态调整策略适用于固存坏块模型，如果检测到坏块ΔCt，则更新坏块的大小ΔCt+1：
5.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述S5步骤的选择调整轨道高度的方法包括：
6.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述S5步骤的选择调整相位的方法包括：
7.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述S5步骤的选择调整降交点的方法包括：
8.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法的步骤。
10.一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8任一项所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述s4步骤的建立在轨数据的卫星任务规划能力调节模型的方法包括：
3.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述s2步骤的所述卫星观测与接收资源的标准化建模与资源拓扑结构建模方法包括：
4.根据权利要求2所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述s4步骤的所述自适应动态调整策略适用于固存坏块模型，如果检测到坏块δct，则更新坏块的大小δct+1：
5.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特征在于，所述s5步骤的选择调整轨道高度的方法包括：
6.根据权利要求1所述的多源国产卫星虚拟组网优化的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳斯达，张悦，高小明，傅征博，杨超，胡轶之，杨康，何昭宁，信晟，刘祺，
申请(专利权)人：自然资源部国土卫星遥感应用中心，
类型：发明
国别省市：
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