[发明专利]面向资源利用率的成像卫星任务规划绩效评估方法

说明书

本发明公开了面向资源利用率的成像卫星任务规划绩效评估方法，它涉及地观测技术领域；所述评估方法同时计算下述参数：(1.1)、成像质量的任务总收益；(1.2)、上传资源剩余可用率；(1.3)、观测资源利用率；(1.4)、回传资源剩余可用率，所述面向资源利用率的成像卫星任务规划绩效评估方法，通过对实现同一目标的多种任务规划方法进行评价，在保证成像质量的任务总收益、回传资源剩余可用率、观测资源利用率三个指标不下降的前提下，评选出上传资源剩余可用率更优的任务规划方法。本发明的有益效果为：能够从多个角度对于成像卫星绩效进行评估，以便揭示进一步提升算法效果所需要着重考虑的因素。

技术领域：

本发明涉及地观测技术领域，具体涉及一种面向资源利用率的成像卫星任务规划绩效评估方法。

背景技术：

对地观测即在地球表面之外，利用空间飞行器(通常为成像卫星)距离地面高的位置优势，对地球表面进行观测并获取其详细数据的活动。由于对地观测活动具有地面观测所无法取代的优势，其在经济、社会和军事层面均具有十分重要的意义，并因此受到了科研领域极大的重视。近年来，成像卫星相关技术发展极为迅速。星上载荷增加、多轴姿态控制技术、非延迹推扫技术、多星编队组网飞行等技术的发展给成像卫星完成对地观测任务的能力带来了极大的提升。

成像卫星任务规划技术作为指导成像卫星执行对地观测任务的唯一手段，其效能的优劣对于对地观测活动的结果具有极大的影响。因此，成像卫星相关技术的发展同样给成像卫星任务规划技术提出了极大的挑战。一方面，热点科学问题的实时追踪、多传感器网络协同以及大容量图像数据的传输等问题对于新的星地网络数据传输设计提出了更高的要求；另一方面，现有成像卫星数据存储和数据传输系统的能力也制约着由成像卫星上的传感器产生的海量数据下行到地面的能力(表一附部分商业成像卫星的数据产生和传输资料)。2005年，Steve Chien等在ASE(Autonomous Sciencecraft Experiment)的一篇阶段性总结^[i]中既提出，使用自主规划软件使单颗成像卫星的观测需求发生了变化，而这些改变的观测需求使成像卫星的数传需求显著上升。我国学者张兵同样指出，虽然目前的智能成像卫星已经具备了一定的实时任务响应能力和结合长期和短期天气预报来进行数据采集的能力，大大提高了成像卫星遥感数据的利用效率，但是面对未来用户对于成像卫星数据的灵活需求，更加灵活的星上数据处理和传输程序仍旧是智能成像卫星系统所面对的一大挑战。同时，由于地面规划中采用的成像卫星资源预测模型的不准确性，导致地面规划不必要的限制成像卫星使用效能的弊端也逐渐显现出来。为了应对这些任务规划领域的新问题，部分专家学者尝试将多目标优化机制引入成像卫星任务规划领域，如C.Pralet、G.Verfaillie等尝试在现有任务调度方法基础上考虑任务数据的有效性，对于星上任务的规划方法进行优化，并取得了一定的成果。而与此相对的，对于一种能够综合衡量卫星资源的使用效率的成像卫星任务规划绩效评估体系的需求，也越来越迫切。

传统的成像卫星任务规划算法通常从如下的几个方面来评价规划的整体表现：1、完成任务的总收益；2、任务的完成率(或任务目标的完成个数)；3、全局任务的最小完成时间。部分规划算法在以上的评价指标基础上加入了如：1、任务的成像质量；2、任务规划的鲁棒性(用可重新安排的任务收益最大表示)；3、较短的规划时间；4、规划容错能力等。然而，这些评价指标基本都是从单纯的任务收益出发，将其他的指标作为对于任务收益的调整参数进行评估。