[发明专利]面向区域目标的多星多地面站资源协同分配管理方法

说明书

本发明公开了一种面向区域目标的多星多地面站资源协同分配管理方法，解决了多星多地面站资源协同规划问题，其实现过程为：地面控制中心通过获取地面站和卫星信息分别构建资源关系图、通信资源无冲突图和通信资源冲突图生成卫星卸载方案；以目标区域信息和卫星星历算出卫星访问区域目标，从卫星卸载方案中提取所有可能的可行卫星卸载方案；针对每种可行卫星卸载方案构建加权有向图，遍历所有加权有向图，使用标号算法和定义的加法找出覆盖率大和跳数少的路径生成总体卸载方案并上注测控指令。本发明提高了资源利用率和任务规划效率，降低了资源管理的复杂性，可用于对地观测卫星系统的资源管理。

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，主要涉及卫星和地面站资源的协同分配管理，具体是一种面向覆盖区域目标的多星多地面站协同分配的资源管理方法，可用于对地观测卫星系统的任务规划和调度。

背景技术

对地观测卫星系统是我国重要的基础设施，其主要工作过程主要包括对地观测和数据卸载两个阶段。具体来说，是通过观测卫星所装备的各类传感器来获取地面图像信息,并卸载到地面站。然而，剧增的观测任务需求和观测卫星、地面站等资源稀缺的矛盾日益突出。为了缓解此矛盾，研究如何高效合理地安排受限的卫星和地面站资源以提高资源利用效率从而满足用户的任务需求是一种客观急需。

卫星的观测目标主要有以下三类：第一类是点目标，是指一次成像就能包含的目标，如港口；第二类是运动目标，是指目标的地理位置是随时间变化，如移动的车辆；第三类是区域目标，是指要经过多次成像，并利用图像合成技术才能完成的目标，如：地图制作。其中，点目标可以看成是面积为零的区域目标，运动目标可以看成是包含运动轨迹的区域目标。因此，对点目标和运动目标的观测都可以看成是对区域目标的观测。若观测区域大于卫星的传感器幅宽限制，则需要单星多次协同观测或多星多次协同观测以及多地面站协同接收观测数据。因此，需要解决的问题有确定选哪些卫星什么时刻以什么观测模式(即传感器的侧摆角度)进行观测，并由哪些地面站在什么时刻进行数据接收。

以往的研究中，大多数的资源分配管理研究工作分别考虑了对地观测或数据卸载阶段，而且重点关注于点目标的任务规划。其中，Hongrae Kim在文章“Mission schedulingoptimization of SAR satellite constellation for minimizing system responsetime”中，针对区域目标进行了规划，但是忽略了数据卸载这一阶段,无法保证观测的完整数据能成功地卸载到地面站，从而影响了任务的完成效率。所以，资源分配管理需要联合对地观测和数据卸载两个阶段以提高任务完成率。然而，较少的研究工作联合考虑这两个阶段。例如在Nicola Bianchessi的文章“Planning and scheduling algorithms for theCOSMO-SkyMed constellation”中，虽然考虑了两个阶段，但其只针对特定的COSMO-SkyMed系统对点目标的观测，缺乏对卫星和地面站更高协同要求的区域目标的规划方法。因而,这一方法无法应用于区域目标，从而影响了对地观测卫星系统资源的高效利用。因此，需要设计一种面向区域目标联合对地观测和数据卸载的多卫星多地面站资源协同分配管理方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有研究的不足，提出了一种效率更高资源利用更充分的面向区域目标的多星多地面站资源协同分配管理方法。

本发明是一种面向区域目标的多星多地面站资源协同分配管理方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)地面控制中心获取地面站和卫星信息：地面控制中心获取地面站位置信息和在轨卫星轨道参数信息，并计算出卫星和地面站的访问时间。

(2)构建资源关系图：根据卫星访问地面站的时间构造卫星访问地面站资源关系图G₁(V(G₁),E(G₁))，其中，卫星访问地面站资源关系图G₁的节点集合为V(G₁)，边集合为E(G₁)。