[发明专利]星地协同引导的星簇成像方法和系统

说明书

本发明提供了一种星地协同引导的星簇成像方法和系统，包括：建立星地数传链路和星地测控链路；进行广域搜索，得到目标搜索信息；将目标搜索信息下传至地面系统；从目标搜索信息中选取置信度最高的目标，获得目标号；根据目标号提取内容，封装成星间引导数据包，通过星间链路发送给从星；在从星获取并解析星间引导数据包；在从星根据星间引导数据包的目标经纬度规划成像任务，在任务执行时记录目标号，解算出从星成像任务执行的起止时间；在地面系统通过从星的遥测显示的规划结果标志位，判断从星的成像任务是否规划成功。本发明兼顾了星间协同的自主性和地面干预的可控性，与星间引导成像相比，本发明提高了星簇引导成像的成功率。

技术领域

本发明涉及卫星任务规划技术领域，具体地，涉及一种星地协同引导的星簇成像方法和系统。

背景技术

随着卫星星上处理、星间组网等技术的逐渐成熟，卫星星间协同技术成为当前的发展趋势。在各类遥感卫星中，广域搜索类卫星探测范围广，但是目标定位精度低；而采用高分辨率成像卫星对目标定位精度高，但载荷幅宽有限。

结合上述两类遥感卫星的特点，可以设计以两类卫星作为星簇的方式进行协同成像：广域搜索卫星作为主星，高分辨率卫星作为从星。主星获取目标信息，自主选取目标并通过星间网络引导从星成像，能够使星簇具备自主完成广域搜索及高分辨率成像的能力。但是，这种星间协同引导自主成像的方法仍具有下述缺点：

(1)人工干预困难。整个星簇的协同链路属于“人在旁路”的模式，在目标自主选取、从星规划结果不正确等情况下，无法实施干预。

(2)星上策略修改困难。主星目标自主选取策略、从星规划算法在轨修改困难，难以满足协同成像任务变化的需求。

(3)缺乏一定的可靠性。在整个星间协同环节发生的错误都可能导致成像任务失败。

在卫星任务规划设计领域，根据已检索的专利，该领域研究人员针对卫星协同规划已提出几种方法和系统。

《一种卫星成像与传输的联合任务规划方法》，专利CN105426964A。专利将卫星的成像任务和数传任务统筹考虑并在同一时空维度下进行优化，从而提供更优化的自动化规划服务。该专利与本发明均包含卫星成像与卫星数传，但是对比专利的卫星成像与卫星数传属于独立的任务，相应规划方法为单星内部处理。而本发明则是通过卫星数传链路进行卫星与地面的信息交互，从而实现星地协同的星簇成像流程控制。本发明的规划方法和系统同时包括地面处理、星上处理和星间协同。

《一种智能遥感卫星层次化分布式自主协同任务规划系统》，专利CN201711433054.7。对比专利设计了一种主从式的卫星任务规划结构，具备协调器的卫星作为主星，其下辖的多颗智能卫星作为从星。对比专利设计的任务处理过程，仅包含在轨多星间的一种主从式架构；而本发明则是在星间协同的基础上，以地面系统作为主星的平行系统，完成星地协同引导成像任务。

《基于任务拆分聚合的数据中继卫星系统任务规划方法》，专利108053051A。该专利对中继卫星网络中的任务进行拆分与聚合，结合任务预处理后的任务以及约束条件进行局部搜索，将最优解输出作为任务规划结果。本发明的系统中包括中继卫星，但只是将中继链路作为卫星与地面系统不可视情况下的备份链路，并不围绕中继卫星的任务进行规划。

《面向星群观测任务自主规划的星地联合运行方法》，专利CN107679748A。该专利面向星群观测自主任务规划，设计了在星群与地面可视时地面规划，不可视时星上规划的星地联合规划方法。对比专利设计的协同成像采用卫星间招投标的方法，不涉及地面系统。而本发明提出的星上与地面联合引导成像的方法，星上与地面同时参与了星簇协同成像的过程。

因此，目前尚未见针对星地协同引导的星簇成像的方法和系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星地协同引导的星簇成像方法和系统。