[发明专利]一种考虑偏流角约束的敏捷成像卫星任务规划方法

说明书

一种考虑偏流角约束的敏捷成像卫星任务规划方法，属于航空航天领域。发明针对目前敏捷卫星在推扫成像的模式下，区域目标观测路径选择性多、多变性强且规划过程中相机像平面内像移补偿因素未被考虑等问题，提出了一种基于改进型感知蚁群算法且考虑相机偏流角约束的敏捷卫星区域目标任务规划方法。本发明以大范围多边形有效区域覆盖为研究目标，充分考虑到规划过程中的约束条件规划观测路径，采用改进型感知蚁群算法求解规划。本发明适用于敏捷成像卫星针对大范围区域观测的任务规划。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，特别是涉及一种考虑偏流角约束的敏捷成像卫星任务规划方法。

背景技术

随着认识地球、研究地球的深入，人类逐渐将视点从地面、低空扩展到太空。对地观测卫星具有覆盖区域广、持续时间长、观测效果好、不受空域国界限制、无需考虑人员安全问题等独特的优势，其所带来的制空权，制海权，制天权，制信息权也是国防建设与国家安全必不可少的需要。

因为新一代敏捷成像卫星具有连续性、快速性、精确性等优良特点。与非敏捷卫星相比，敏捷卫星提供了更强的观测优势，可以利用其灵活的姿态机动能力对观测目标进行前视、正视、后视或侧视，从而在一个更宽的时间窗口内自由选择观测开始时间，并解除很多观测任务之间的冲突。利用敏捷控制技术可实现卫星绕俯仰轴、滚动轴的快速机动指向，完成相机幅宽拼接，解决高分辨率成像与大范围覆盖的矛盾，兼顾高分辨率与宽幅成像要求。因此，敏捷成像卫星可以更快速、更清楚地了解地球及其周围环境，研究敏捷成像卫星的姿态控制和任务规划可以提高卫星资源的使用效益，排除不同任务之间的资源使用冲突，并最大限度地满足用户的需求。

但这些方法由于偏流角的变化值过大，超出卫星平台的机动能力，最终无法完成观测任务；在求解算法方面，传统的图规划、回朔规划、约束传递等方法面对大范围空间搜索时求解效率低下，而启发式算法中的遗传算法、传统蚁群算法却又存在前期解的多样性和后期收敛性差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术方案的不足，本发明的目的在于提供一种考虑偏流角约束的敏捷成像卫星任务规划方法，该方法提高了敏捷卫星任务规划效能，提高了算法求解效率。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种考虑偏流角约束的敏捷成像卫星任务规划方法，具体包括以下步骤：

(1)将地球表面的指定区域根据卫星观测幅宽划分网格，所述网格上的每个节点对应于地面上相应的经纬度点；

(2)针对所述节点，建立任务规划模型；

(3)建立基于感知策略的改进型蚁群算法求解模型，规划卫星观测路径。

进一步的，步骤(1)中所述节点获得过程如下：

由区域边界得到最大经度λ_max、最小经度λ_min、最大纬度φ_max、最小纬度φ_min；根据卫星轨道半长轴a、地球半径Re、视场角θ确定卫星星下点处的视场半径o在经纬度坐标系下的值，视场半径o计算方程如下：

o＝arctan((a-Re)*tan(θ/2)/Re)

确定地面目标指定经度细分步长Δλ，纬度细分步长Δφ，再依次生成点：

(λ_min,φ_min),(λ_min+Δλ,φ_min+Δφ),(λ_min+2Δλ,φ_min+2Δφ),Until(λ_n,φ_n)≤(λ_max,φ_max)

Δλ＝λ_max/o