[发明专利]低轨遥感卫星基于在轨云判引入的自主观测任务生成方法

说明书

本发明提出一种低轨遥感卫星基于在轨云判引入的自主观测任务生成方法，包括：星上数据处理器以第一固定时间周期向中央处理计算机发送第一云判结果P1；多角度偏振成像仪以所述第一固定时间周期向所述中央处理计算机发送第二云判结果P2；所述中央处理计算机将所述第一固定时间周期内的所述第一云判结果P1和所述第二云判结果P2综合计算该第一固定时间周期内的云量；并确定第一固定时间周期内的云条件和该云条件的持续时长；GPS接收机实时预报未来的星下点地表属性，并通过卫星总线发送给所述中央处理计算机；所述中央处理计算机根据观测任务工作条件自主生成星上观测任务。

技术领域

本发明属于低轨遥感卫星自主观测领域，具体涉及一种星上通过多源数据融合方式实现有云图像产品的自主识别，并在星上自主任务规划过程中引入云判结果的方法，适用于携带光学相机和激光载荷，对成像条件有云覆盖率要求的测绘和侦查等低轨光学遥感卫星。

背景技术

低轨光学遥感卫星利用遥感技术和遥感设备，在地面或星上自主控制下，根据任务目标和卫星属性信息(目标位置、卫星轨道、有效载荷状态等)进行任务生成和执行，实现对地表覆盖和自然现象进行观测，服务于国土资源勘查、环境监测与防护、防灾减灾和空间科学试验等领域。

当前低轨光学遥感卫星的观测任务流程一般包括两种方式：1)由用户提出成像任务请求，地面根据任务和卫星属性信息(目标位置、卫星轨道、有效载荷状态等)进行任务规划，并将任务规划结果生成卫星任务指令，通过地面站发送至卫星执行；2)星上根据预先设定好的任务目标，实时计算卫星姿态和位置信息，合理分配卫星资源，排除任务间资源使用冲突，自主生成卫星观测任务并执行。

无论采用以上哪种方式，当前卫星任务模式都存在有效任务占比低、卫星使用效能低的问题，主要是由于光学遥感卫星图像产品中高达60％-70％的数据被不同程度的云层覆盖，有云图像与无云图像在经济价值上有很大的差别。一方面，星上没有识别有云图像与无云图像，而是无差别的将有云图像与无云图像采用统一的标准进行压缩、存储、回传至地面，造成星上计算资源和星地通道资源的浪费；另一方面，地面或星上生成任务时，无法预知任务执行时刻目标所在位置的天气状况，当有云层遮挡时会产生大量无效任务，大量无效任务的执行会直接影响到激光载荷的开机时长和出光次数，降低等设备在轨使用寿命。

如何有效提升卫星有效任务占比、延长载荷使用寿命、减少星上资源和星地通道资源浪费是当前光学遥感卫星在任务生成和执行中急需解决的问题，也是卫星总体设计工作模式时面临的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低轨遥感卫星基于在轨云判引入的自主观测任务生成方法，包括：

步骤1，星上数据处理器接收大角度前视相机的图像数据，根据所述图像数据以第一固定时间周期向中央处理计算机发送第一云判结果P1；

步骤2，多角度偏振成像仪以第二固定时间周期发送第二云判请求，接收所述中央处理计算机反馈的成像点角度、经纬度信息、地表反射率信息以及对应的时间码信息后，结合时间码信息对应的图像数据计算并以所述第一固定时间周期向所述中央处理计算机发送第二云判结果P2；

步骤3，所述中央处理计算机将所述第一固定时间周期内的所述第一云判结果和所述第二云判结果综合计算该第一固定时间周期内的云量；并确定第一固定时间周期内的云条件和该云条件的持续时长；

步骤4，GPS接收机实时预报未来10分钟后的星下点地表属性，并通过卫星总线以所述第一固定时间周期发送给所述中央处理计算机；

步骤5，所述中央处理计算机根据观测任务工作条件自主生成星上观测任务。

特别地，所述步骤1具体包括：所述星上数据处理器接收大角度前视相机的图像数据，对原始图像数据进行分块；所述星上数据处理器对每个分块进行云特征计算识别，采用SVM分类器实现云特征分类，得到云图像和非云图像，统计后得到所述第一云判结果。