[发明专利]考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖优化方法

说明书

本发明公开了一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖优化方法，属于卫星通信技术领域。该多成像卫星区域覆盖优化方法包括两个阶段，将生成覆盖模式和选择覆盖模式相分离，使得该方法结构合理、层次清晰；该多成像卫星区域覆盖优化方法基于贪婪算法的思想，能够提供至少一个覆盖方案，使得多个成像卫星消耗的总能量尽可能的小。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体地涉及一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域 覆盖优化方法。

背景技术

以马航MH370的搜索为例，2014年3月20日，澳大利亚声称在南印度洋发现疑似MH370残骸，位置为：纬度-43.58，经度90.57。为了搜索该点附近区域，可以把范围扩 大为以该点为中心的一个正方形区域。

中国曾调用多颗成像卫星对MH370展开搜索，每颗成像卫星的成像区域是一个条带 形区域。图1示出了一颗成像卫星的成像的条带形区域的示意图，如图1所示，通过控 制成像卫星上的传感器(如相机)的开关机时间，或者控制传感器的左右偏转角度，传 感器成像的条带形区域的位置既可以沿成像扫描方向变化也可以沿垂直于成像扫描方向 的方向变化(即可侧摆)。

由于成像卫星成像需要消耗能量，在成像卫星资源充足的情况下，合理的安排各个 成像卫星成像的条带形区域的位置，以使得所有成像卫星在将整个区域完全覆盖的前提 下消耗的总能量尽可能的小具有至关重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域覆盖优化方法，该多成 像卫星区域覆盖优化方法通过调整成像卫星成像的条带形区域的位置获得消耗的总能量 尽可能小的覆盖方案。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供一种考虑传感器侧摆的多成像卫星区域 覆盖优化方法，包括生成覆盖模式和选择覆盖模式，其中生成覆盖模式具体包括以下步骤：确定多个成像卫星的成像扫描方向；将欲覆盖的矩形区域划分成多个网格，以生成 第一网格列表G；针对多个成像卫星中的每一个成像卫星：判断成像卫星的成像扫描方 向是第一倾斜方向还是第二倾斜方向；在判断成像卫星的成像扫描方向为第一倾斜方向 的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星的成像 扫描方向将划分的多个网格重新排序，以生成第二网格列表LG，以第二网格列表LG中 的任意网格的左下角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽度和长度确定成 像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历第二网格列 表LG中的所有网格，以形成成像卫星的覆盖模式列表；在判断成像卫星的成像方向为 第二倾斜方向的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成 像卫星的成像扫描方向将划分的多个网格重新排序，以生成第三网格列表LG，并以第三 网格列表LG中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽 度和长度确定成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的一个覆盖模式，以及 遍历第三网格列表LG中的所有网格，以形成成像卫星的覆盖模式列表；遍历多个成像 卫星，以得到覆盖模式集合，该覆盖模式集合包括每个成像卫星的覆盖模式列表；选择 覆盖模式具体包括以下步骤：建立第一成像卫星列表，第一成像卫星列表在初始状态下 包含所有的成像卫星；构造标记网格列表GList，标记网格列表GList包含已经被完全覆 盖的网格，标记网格列表GList的初始状态为一个空列表；分别计算第一成像卫星列表中 的每个成像卫星执行覆盖模式的平均能耗；从第一成像卫星列表中选出平均能耗的值最 小的优选成像卫星；针对优选成像卫星：对于优选成像卫星的覆盖模式列表中的每一个 覆盖模式，获得该覆盖模式覆盖的网格列表GL；针对网格列表GL中的每一个网格，判 断网格是否包含在标记网格列表GList中；在判断网格包含在标记网格列表GList中的情 况下，将该网格从网格列表GL中删除，以获得未重复覆盖网格列表GL′；计算未重复覆 盖网格列表GL′中的网格的数量；遍历优选成像卫星的覆盖模式列表中的每一个覆盖模 式，选择未重复覆盖网格列表GL′中的网格的数量最多的覆盖模式作为成像卫星的选定 覆盖模式；将与选定覆盖模式对应的未重复覆盖网格列表GL′中的网格添加到标记网格 列表GList；将优选成像卫星从第一成像卫星列表中删除，以更新第一成像卫星列表；判 断标记网格列表GList中是否包含了第一网格列表中的所有网格；在判断标记网格列表 GList中未包含第一网格列表中的所有网格的情况下，，从更新后的第一成像卫星列表中 重新选择优选成像卫星并为重新选择的优选成像卫星选择选定覆盖模式；在判断标记网 格列表GList中包含了第一网格列表中的所有网格的情况下，将选定覆盖模式构成用于覆 盖欲覆盖的矩形区域的覆盖方案。