一种群目标动态聚合及机动巡查方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种群目标动态聚合及机动巡查方法、系统及装置，涉及卫星观测技术领域，方法包括：接收任务信息，筛选合法任务；基于所述合法任务，筛选点目标；判断若干点目标之间是否相关，筛选具有相关性的点目标；统一若干点目标对应的相机工作模式；基于若干点目标的位置信息和约束条件，通过图论模型进行目标聚合及拓扑排序，确定点目标巡查顺序及机动巡查路径。本方案可以快速、合理地对卫星点目标任务的机动巡查路径进行规划，利用有限卫星资源同时巡查更多目标，解决了高轨卫星对地多目标进行观测的效率及质量提升问题。进行观测的效率及质量提升问题。进行观测的效率及质量提升问题。

【技术实现步骤摘要】
一种群目标动态聚合及机动巡查方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及卫星观测
，尤其是涉及一种群目标动态聚合及机动巡查方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]高轨卫星是位于赤道上方约35800公里的对地同步卫星，可以对地面目标进行长时间观测监视。高轨卫星在执行任务的过程中，快速对多个目标点进行顺序成像的过程，称为机动巡查。
[0003]随着航天技术的发展进步，卫星可执行的任务领域越来越宽、种类越来越多、数量越来越大，这就要求更多的卫星进行多次复杂成像才能完成。
[0004]可是，目前任务在不同卫星之间缺乏有效统筹，任务与资源匹配大多依靠人工调度方式，从而使资源状态不能全局透明，任务执行结果难以准确预估，执行参数无法精准保障。
[0005]因此，亟需研究优化高轨卫星对地面众多目标进行机动巡查的方法，从而大幅提升观测效率及质量。而这种需求在农业天空地数字化管理、自然灾害应急等重要领域显得尤为迫切。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种群目标动态聚合及机动巡查方法、系统及装置，以解决现有技术中存在的至少一种上述技术问题。
[0007]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种群目标动态聚合及机动巡查方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1、接收任务信息，通过对所述任务信息进行合法性检查的方式筛选合法任务：若是合法任务，则执行步骤2；若是非法任务，则结束本程序并反馈非法原因；所述任务信息包括目标的位置信息、观测类型等；涉及法规包括任务目的、任务来源、任务需求卫星参数等信息是否符合预设条件；
[0009]步骤2、基于所述合法任务，通过判断目标类型的方式筛选点目标：若是点目标，则执行步骤3；若非点目标，则结束本程序；所述点目标是指目标的尺寸范围符合预设阈值的目标；
[0010]步骤3、基于所述点目标，通过判断点目标之间是否相关的方式筛选具有相关性的点目标：若相关，则执行步骤4；若不相关，则结束本程序；所述相关是指目标的观测类型相关或相近，例如观测类型都属于防火区域巡查、稻田病虫害巡查等类型；
[0011]步骤4、统一若干点目标对应的相机工作模式；
[0012]步骤5、基于若干点目标的位置信息和约束条件，通过图论模型进行目标聚合及拓扑排序，确定点目标巡查顺序及机动巡查路径。
[0013]通过上述方法，可以快速、合理地对卫星点目标任务的机动巡查路径进行规划，利
用有限卫星资源同时巡查更多目标。
[0014]在一种可行的实施例中，所述步骤4中的相机工作模式为多目标机动成像模式。
[0015]在一种可行的实施例中，所述步骤5中的约束条件包括相邻两个点目标之间的距离不超过预设阈值。
[0016]在一种可行的实施例中，所述步骤5中目标聚合的具体步骤包括：
[0017]步骤51、基于点目标的位置信息，计算两两点目标之间的欧拉距离；
[0018]步骤52、若相邻两个点目标之间的欧拉距离满足约束条件，则以两个点目标为端点做一条直线段，以所述点目标作为节点，以所述直线段作为边，构建图论模型；
[0019]步骤53、基于所述图论模型，选取当前边最多的节点，若该节点存在邻居节点时，则进行合并操作；
[0020]步骤54、迭代执行步骤53，直至达到迭代结束条件，得到若干聚合任务，每个聚合任务对应一个视场，基于所述视场确定一个中点，所述中点用于卫星跟踪时确定相机的观测角度。
[0021]通过上述步骤，基于图论模型，可以快速、有效地将若干点目标进行动态聚合，使卫星的视场可以包括尽量多的点目标，提升观测效率。
[0022]在一种可行的实施例中，所述步骤53包括：
[0023]步骤531、基于所述图论模型，选取当前边最多的第一节点，在所述第一节点的邻居节点中，选取边最多的第二节点；
[0024]步骤532、删除与所述第一节点相连但不与所述第二节点相连的边；
[0025]步骤533、将所述第二节点加入至所述第一节点的簇内，删除所述第二节点。
[0026]通过上述步骤，可以快速地将相邻节点进行有序合并，从而简化了后续计算。
[0027]在一种可行的实施例中，所述步骤54中迭代结束条件为剩余节点均不存在邻居节点。
[0028]在一种可行的实施例中，所述步骤5中拓扑排序的具体步骤包括：
[0029]步骤55、计算每个点目标的最早可见时间窗开始时间；
[0030]步骤56、基于每个点目标的最早可见时间窗开始时间，确定每个视场的最早可见时间窗开始时间；
[0031]步骤57、基于卫星飞行轨道，按照每个视场的最早可时间窗开始时间的先后顺序进行排序，确定点目标巡查顺序及机动巡查路径。
[0032]通过上述步骤，可以快速、合理地确定卫星相机的机动巡查路径。
[0033]在一种可行的实施例中，所述卫星飞行轨道包括卫星的轨道位置及方向等信息。
[0034]在一种可行的实施例中，所述步骤57中机动巡查路径为：排序后，依次对每个视场中点连线所得的折线。
[0035]第二方面，出于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种群目标动态聚合及机动巡查系统，包括数据接收模块、数据处理模块及结果生成模块：
[0036]所述数据接收模块，用于接收任务信息、检测条件及约束条件；
[0037]所述数据处理模块，包括合法性检测单元、点目标检测单元、相关性检测单元、工作模式设置单元和目标聚合及拓扑排序单元：
[0038]所述合法性检测单元，基于所述任务信息，进行合法性筛选，得到合法任务；
[0039]所述点目标检测单元，基于所述合法任务，进行点目标筛选，得到点目标；
[0040]所述相关性检测单元，基于所述点目标，筛选具有相关性的点目标；
[0041]所述工作模式设置单元，用于将所述点目标对应的相机工作模式设置为统一模式；
[0042]所述目标聚合及拓扑排序单元，基于若干点目标的位置信息及约束条件，通过图论模型进行目标聚合，得到若干聚合任务，并根据聚合任务的最早可见时间窗开始时间进行拓扑排序，确定点目标巡查顺序及机动巡查路径；
[0043]所述结果生成模块，用于对外发布所述点目标巡查顺序及所述机动巡查路径。
[0044]在一种可行的实施例中，所述检测条件包括法规、点目标尺寸范围预设阈值、相关性判定条件等。
[0045]在一种可行的实施例中，所述相机工作模式统一调整为多目标机动成像模式。
[0046]在一种可行的实施例中，所述约束条件包括相邻两个点目标之间的距离不超过预设阈值。
[0047]第三方面，出于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种群目标动态聚合及机动巡查装置，包括处理器、存储器及总线，所述存储器存储可由处理器读取的指令及数据；所述处理器用于调用所述存储器中的指令及数据，用于执行如上所述的群目标动态聚合及机动巡查方法；所述总线连接各功能部件之间传送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种群目标动态聚合及机动巡查方法，其特征在于，包括：步骤1、接收任务信息，筛选合法任务；步骤2、基于所述合法任务，筛选点目标；步骤3、基于所述点目标，筛选具有相关性的点目标；步骤4、统一若干点目标对应的相机工作模式；步骤5、基于若干点目标的位置信息和约束条件，通过图论模型进行目标聚合及拓扑排序，确定点目标巡查顺序及机动巡查路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中的相机工作模式为多目标机动成像模式。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中的约束条件包括相邻两个点目标之间的距离不超过预设阈值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中目标聚合的具体步骤包括：步骤51、基于点目标的位置信息，计算两两点目标之间的欧拉距离；步骤52、若相邻两个点目标之间的欧拉距离满足约束条件，则以两个点目标为端点做一条直线段，以所述点目标作为节点，以所述直线段作为边，构建图论模型；步骤53、基于所述图论模型，选取当前边最多的节点，若该节点存在邻居节点时，则进行合并操作；步骤54、迭代执行步骤53，直至达到迭代结束条件，得到若干聚合任务，每个聚合任务对应一个视场，基于所述视场确定一个中点。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤53包括：步骤531、基于所述图论模型，选取当前边最多的第一节点，在所述第一节点的邻居节点中，选取边最多的第二节点；步骤532、删除与所述第一节点相连但不与所述第二节点相连的边；步骤533、将所述第二节点加入至所述第一节点的簇内，删除所述第二节点。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤54中迭代结束条件为剩余节点均不存在邻居节点。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤5中拓...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英武，闻珺，何磊，刘晓路，刘哲涵，黄山，闫俊刚，杜永浩，吕济民，陈宇宁，姚锋，张忠山，王涛，沈大勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：