面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法、系统、存储介质和电子设备，涉及多星协同规划技术领域。本发明专利技术中，首先通过预处理划分周期频次，在每个频次内通过时间窗的拼接生成连续观测时间窗；然后设计了三个启发式因子计算所生成的连续观测时间窗的优先级；最后依据优先级将连续观测时间窗更新到当前方案。其中，在连续观测时间窗生成阶段，由于单颗卫星对地面目标的观测时长有限，为满足该问题的连续观测时长要求，本专利将多颗位于不同轨道卫星的空闲时间窗进行统计并按照起始时间进行排序，然后将相继过境的卫星时间窗进行拼接以生成连续观测时间窗。窗进行拼接以生成连续观测时间窗。窗进行拼接以生成连续观测时间窗。

【技术实现步骤摘要】
面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法和系统


[0001]本专利技术涉及多星协同规划
，具体涉及一种面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法、系统、存储介质和电子设备。

技术介绍

[0002]对地观测卫星作为一种重要的航天飞行器，主要通过搭载的卫星传感器从太空中获取地球表面相关图像数据，并将数据传回到地面供专业人员进行分析，提取有用信息交由用户使用。卫星具有覆盖范围广，持续时间长，不受时间、地域和国界限制、不涉及人员安全等优点，在资源勘探、环境监测、军事侦查、灾后救援等领域具有重要的作用。
[0003]在对地观测卫星实际应用中，存在许多对目标进行周期性轮巡的需求，周期轮巡任务要求多颗卫星相互协同对地面同一目标进行周期性多次观测，如针对火灾易发区，需要采用高低轨卫星联合拍摄的方式进行观测，使用高轨卫星每日针对重点区域巡查，发现灾害地点后，再通过多颗低轨高分辨率卫星对灾害区域进行多次成像。灾害发生后，需要对灾害地点进行持续一段时间的连续观测，而这种联合拍摄的方式不能满足灾害监测场景下的连续观测时长需求，进而为卫星任务规划带来了新的挑战。
[0004]与常规任务所要求的地面目标被观测到为结束条件不同，周期轮巡任务要求多颗卫星相互协同对地面同一目标进行周期性多次观测，而针对考虑连续观测时长的周期轮巡任务，还要求在每个频次内对地面目标进行一定时长的连续观测，且任务要求的连续观测时长远远大于卫星单次过境的成像时长。当下仍未有同时满足该类任务中周期轮巡和对地连续观测两个需求的解决方法。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法、系统、存储介质和电子设备，解决了现有周期轮巡任务规划方案无法同时满足周期轮巡和对地连续观测的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]一种面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法，包括：
[0010]S1、针对任一周期批次，获取任务数据task
i
和已有规划方案Plan，将待规划任务时间窗{TTW
ij
|i∈T，j∈S}按照开始时刻升序排列，获取排序后时间窗时间集合{ob_win
i
|i∈T}；
[0011]S2、将当前时间窗标识now_winid初始化为{ob_win
i
|i∈T}的首个时间窗的标识；设置当前连续区间标识inter_id并初始化为0；
[0012]S3、调用冲突判断方法遍历{ob_win
i
|i∈T}，找到第一个与已有方案无冲突的时间窗作为构造连续区间的最早时间窗，输出now_winid；
[0013]S4、如果now_winid不为空值且时间窗遍历未完成，跳转至S5，否则跳转至S8；
[0014]S5、当前连续区间标识inter_id取值增加1，将now_winid根据inter_id更新到当前连续区间；其中，连续区间是指以连续观测时间窗开始时间和结束时间为区间上下界的时间区间；
[0015]S6、调用连续区间判断与生成方法，根据now_winid、{ob_win
i
|i∈T}判断时间窗的连续性并生成连续观测时间窗；
[0016]S7、将连续观测时间窗对应集合中包含的时间窗在{ob_win
i
|i∈T}中删除，跳转至S3；
[0017]S8、如果now_winid不为空值且时间窗遍历完成，跳转至S9，否则跳转至S11；
[0018]S9、当前连续区间标识inter_id取值增加1；将now_winid根据inter_id更新到当前连续区间；设置当前时间窗后续时间间隔为0；
[0019]S10、选择连续时长大于预设时长的连续观测时间窗，并计算启发式因子值及区间优先级；选用优先级最高的连续观测时间窗对应的规划方案new_Plan替换当前方案；
[0020]S11、输出更新后的方案new_Plan。
[0021]优选的，对任务数据进行预处理获取各个所述周期批次对应的待规划时间窗集合，具体包括：
[0022]S100、获取任务数据task
i
、已有规划方案Plan、总规划频次n
i
；
[0023]S200、识别任务i所有时间窗中最早和最迟时间窗的开始时刻first_start和last_start；
[0024]S300、令当前规划频次c＝1，start_time
c
＝first_start；
[0025]S400、计算当前规划频次的结束时刻0、计算当前规划频次的结束时刻
[0026]S500、读取开始时刻在时间start_time
c
和end_time
c
之间的时间窗集合，并标记该时间窗集合为频次c，如果c＝n
i
，跳转至S700，否则跳转至S600；
[0027]S600、令c＝c+1，start_time
c
＝end_time
c
‑1，转步骤4；
[0028]S700、输出各频次对应的待规划时间窗集合。
[0029]优选的，所述S3具体包括：
[0030]S31、根据待判断的now_winid读取{ob_win
i
|i∈T}中now_winid紧后的待判断时间窗子集{pend_ob_win
i
|i∈T}；
[0031]S32、遍历{pend_ob_win
i
|i∈T}，判断pend_ob_win
i
与已有方案是否存在冲突；
[0032]S33、如果时间窗pend_ob_win
i
与已有规划方案Plan中的时间窗存在冲突且遍历未完成，跳转至S32，否则跳转至S34；
[0033]S34、如果时间窗pend_ob_win
i
与Plan中的时间窗存在冲突且时间窗遍历完成，跳转至S37，否则跳转至S35；
[0034]S35、如果时间窗pend_ob_win
i
与Plan中的时间窗不存在冲突且遍历未完成，将时间窗pend_ob_win
i
赋值给当前时间窗标识now_winid，跳转至S37，否则跳转至S36；
[0035]S36、如果时间窗pend_ob_win
i
与Plan中的时间窗不存在冲突且遍历完成，将时间窗pend_ob_win
i
赋值给当前时间窗标识now_winid，否则跳转至S37；
[0036]S37、输出当前时间窗标识now_winid。
[0037]优选的，所述S6中通过预设的时间阈值判断时间窗的连续性，将连续的各个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向周期性连续观测任务的多星协同规划方法，其特征在于，包括：S1、针对任一周期批次，获取任务数据task
i
和已有规划方案Plan，将待规划任务时间窗{TTW
ij
|i∈T，j∈S}按照开始时刻升序排列，获取排序后时间窗时间集合{ob_win
i
|i∈T}；S2、将当前时间窗标识now_winid初始化为{ob_win
i
|i∈T}的首个时间窗的标识；设置当前连续区间标识inter_id并初始化为0；S3、调用冲突判断方法遍历{ob_win
i
|i∈T}，找到第一个与已有方案无冲突的时间窗作为构造连续区间的最早时间窗，输出now_winid；S4、如果now_winid不为空值且时间窗遍历未完成，跳转至S5，否则跳转至S8；S5、当前连续区间标识inter_id取值增加1，将now_winid根据inter_id更新到当前连续区间；其中，连续区间是指以连续观测时间窗开始时间和结束时间为区间上下界的时间区间；S6、调用连续区间判断与生成方法，根据now_winid、{ob_win
i
|i∈T}判断时间窗的连续性并生成连续观测时间窗；S7、将连续观测时间窗对应集合中包含的时间窗在{ob_win
i
|i∈T}中删除，跳转至S3；S8、如果now_winid不为空值且时间窗遍历完成，跳转至S9，否则跳转至S11；S9、当前连续区间标识inter_id取值增加1；将now_winid根据inter_id更新到当前连续区间；设置当前时间窗后续时间间隔为0；S10、选择连续时长大于预设时长的连续观测时间窗，并计算启发式因子值及区间优先级；选用优先级最高的连续观测时间窗对应的规划方案new_Plan替换当前方案；S11、输出更新后的方案new_Plan。2.如权利要求1所述的多星协同规划方法，其特征在于，对任务数据进行预处理获取各个所述周期批次对应的待规划时间窗集合，具体包括：S100、获取任务数据task
i
、已有规划方案Plan、总规划频次n
i
；S200、识别任务i所有时间窗中最早和最迟时间窗的开始时刻first_start和last_start；S300、令当前规划频次c＝1，start_time
c
＝first_start；S400、计算当前规划频次的结束时刻0、计算当前规划频次的结束时刻S500、读取开始时刻在时间start_time
c
和end_time
c
之间的时间窗集合，并标记该时间窗集合为频次c，如果c＝n
i
，跳转至S700，否则跳转至S600；S600、令c＝c+1，start_time
c
＝end_time
c
‑1，转步骤4；S700、输出各频次对应的待规划时间窗集合。3.如权利要求1或者2所述的多星协同规划方法，其特征在于，所述S3具体包括：S31、根据待判断的now_winid读取{ob_win
i
|i∈T}中now_winid紧后的待判断时间窗子集{pend_ob_win
i
|i∈T}；S32、遍历{pend_ob_win
i
|i∈T}，判断pend_ob_win
i
与已有方案是否存在冲突；S33、如果时间窗pend_ob_win
i
与已有规划方案Plan中的时间窗存在冲突且遍历未完成，跳转至S32，否则跳转至S34；
S34、如果时间窗pend_ob_win
i
与Plan中的时间窗存在冲突且时间窗遍历完成，跳转至S37，否则跳转至S35；S35、如果时间窗pend_ob_win
i
与Plan中的时间窗不存在冲突且遍历未完成，将时间窗pend_ob_win
i
赋值给当前时间窗标识now_winid，跳转至S37，否则跳转至S36；S36、如果时间窗pend_ob_win
i
与Plan中的时间窗不存在冲突且遍历完成，将时间窗pend_ob_win
i
赋值给当前时间窗标识now_winid，否则跳转至S37；S37、输出当前时间窗标识now_winid。4.如权利要求3所述的多星协同规划方法，其特征在于，所述S6中通过预设的时间阈值判断时间窗的连续性，将连续的各个时间窗归为一个连续观测时间窗，具体包括：S61、调用冲突判断方法，根据now_winid以及{ob_win
i
|i∈T}，遍历当前时间窗紧后的时间窗，寻找与已有方案无冲突的时间窗并输出对应的标识next_winid；S62、如果next_winid不是空值，跳转至S63，否则当前连续观测时间窗为空，跳转至S67；S63、根据now_winid对应时间窗的结束时间、next_winid对应时间窗的开始时间计算两时间窗的时间间隔；S64、若时间间隔小于时间阈值Q，且当前时间窗紧后的时间窗遍历...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡笑旋，邢立刚，夏维，王执龙，朱外明，马华伟，逯冰倩，李健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：