[发明专利]快速搜索的敏捷卫星任务规划方法

说明书

本发明公开了一种快速搜索的敏捷卫星任务规划方法，其包括：首先根据不同排序规则建立目标观测队列，然后按顺序依次插入待观测目标，并根据目标插入位置动态更新观测队列中每个目标的滑动成像窗口，当所有任务都插入后，根据目标成像时长和滑动成像窗口确定实际成像窗口，保证成像质量最优，最后比较不同任务排序规则得到的规划方案，选取成像质量最优的规划方案。本方法具有成像质量高、时序控制逻辑简单、时间复杂度低、任务安排效率高等特点，特别适用于敏捷成像卫星任务规划领域。

技术领域

本发明涉及敏捷成像卫星任务规划领域，尤其涉及一种快速搜索的敏捷卫星任务规划方法。

背景技术

随着人类对成像卫星依赖程度的日益增加，用户对高质量卫星图像的需求变得越来越强烈，因此成像卫星的分辨率正在不断提升。但是对于敏捷卫星来说，高分辨率并不代表一定可以拍出高质量的照片。敏捷成像卫星虽然与传统卫星相比灵活性和自由度大大提升，但是成像质量却具有明显的时间依赖性。成像时刻离观测时间窗口的中心时刻点越近，获得的成像质量越高，离中心时刻点越远，获得的成像质量越差。

国内对敏捷卫星观测时间窗口的优选研究相对较少，大部分只是简单的根据任务优先级排序对时间窗口进行调整，保证最基本的任务编排，虽然提升了敏捷卫星的机动能力，但是忽略了卫星成像质量和优化滑动时间窗口计算时间等用户关心问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种快速搜索的敏捷卫星任务规划方法，本发明根据成像质量随成像时间动态变化的特点，设计了随时间动态变化的收益函数，在调度层面上让更多的任务能够在最佳成像时刻点附近成像来提高成像质量，同时优化了任务规划的搜索算法，提高了规划效率，具有很强的实用性，提高卫星整体效能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种快速搜索的敏捷卫星任务规划方法，具体包括以下步骤：

步骤1，获取待观测目标集，确定所有待观测目标的原始可成像窗口，并建立空的观测目标队列；

步骤2，将观测目标根据不同规则进行排序；

步骤3，将待观测目标插入步骤2排序后的观测目标队列中；

步骤4，根据相邻观测目标原始可成像窗口的任务规划约束条件，判断当前插入的待观测目标与其相邻的观测队列中的观测目标是否冲突：

若不冲突，则将此待观测目标插入观测队列中；

若冲突，则滑动其相邻的观测目标至最大窗口长度，判断插入的待观测目标是否满足约束：若满足约束，则将待观测目标插入观测目标队列，反之，则舍弃该插入的待观测目标；

步骤5，循环依次进行步骤3和步骤4，直至待观测目标集中所有待观测目标遍历完毕；

步骤6，获取观测目标队列中所有观测目标的可变滑动成像窗口，根据成像质量最高原则，调整确定所有观测目标的实际成像窗口；

步骤7，统计根据不同规则进行排序形成观测目标队列的收益，进而选择收益最高的规划方案，完成敏捷卫星任务规划。

作为本发明一种快速搜索的敏捷卫星任务规划方法的进一步优选方案，在步骤2中，不同规则包含优先级排序规则、观测时间窗口先后顺序、随机排序规则、短观测时间任务优先规则、长观测时间任务优先规则、优先级与总时间比值小比值优先规则、优先级与总时间比值大比值优先规则。

作为本发明一种快速搜索的敏捷卫星任务规划方法的进一步优选方案，在步骤4中，约束条件具体如下：

(a)，每个观测目标只能被观测一次：即其中，x_m,c为模型决策变量，且，x_m,c≤1，C_m为能够对任务m进行观测的卫星圈次集合，c为轨道圈次；