一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置，涉及卫星观测技术领域，方法主要包括：在曲线目标上设置若干离散点集方案；基于每个离散点集方案、条带宽度、初始倾角范围及预设步长，通过包含约束条件的条带划分算法计算，得到相应条带划分方案，所述条带划分方案包括条带序号、条带起点坐标及终点坐标。本发明专利技术将曲线目标离散化为多个点目标，依据曲线走势及约束条件顺序进行条带划分计算，从而在保证曲线目标成像连续性和完整性的前提下，快速、有效地得到卫星观测曲线目标任务的划分方案，提升了卫星观测曲线目标任务的效率及质量。率及质量。率及质量。

【技术实现步骤摘要】
一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及卫星观测
，尤其是涉及一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]成像卫星是指在绕地轨道上，通过星载传感器对位于地球表面的目标进行侦察观测的卫星，旨在获取有关地球体系及其各组成部分的详细数据或信息。由于成像卫星对地观测具有运行时间长、覆盖范围广、不受国界空域限制以及无需考虑人员安全等独特优势，在国民经济、社会发展和环境保护等领域具有重要应用价值。
[0003]当观测目标的范围较大时，卫星无法在一个瞬间视场或者扫描条带完成对整个目标的覆盖，则将其视为区域目标。对于区域目标，可以将其分割为多个能够由卫星一次成像的点目标；或者依据卫星成像条带的特点，通过条带进行分割，每个条带能够被卫星以稳定的姿态一次获取，最后通过多张图像拼接实现对目标的完整观测。
[0004]在实际应用中，许多成像需求都涉及到对区域目标的划分，例如对城市、森林等大范围区域的观测，可以将其抽象化为多边形区域进行处理，而对海岸线、河流等跨度较大的细长型区域，常常将其抽象为曲线目标再离散成点目标后进行处理。
[0005]并且，通常以数学模型的方式计算求解条带规划方案，所述数学模型包括集合、变量、目标函数及约束：
[0006]所述集合可以包括离散点集A及条带集B：
[0007]离散点集：A＝{a1，a2，...，a
|N|
}，|N|表示离散点数量；
[0008]条带集：B＝{b1，b2，...，b<br/>|M|
}，|M|表示条带总数量；
[0009]所述变量可以是0
‑
1变量x
ij
：
[0010]所述0
‑
1变量的取值范围为1或0：当某点目标位于某条带内时，所述变量取值为1；其他情况，所述变量取值为0；具体可以表示为：
[0011][0012]所述目标函数往往是最小化条带生成数量，用于在不同条带切换时，减少卫星由于姿态机动调整而造成的能量消耗和时间损失，具体公式可以为：
[0013]minf(x)；
[0014]其中，f(x)表示以x为自变量的指标函数；|M|＝f(x)表示条带划分数量；
[0015]且x＝{x
ij
|i∈A，j∈B}，表示曲线目标的离散点被划分在不同条带的情况；
[0016]所述约束可以是距离约束：
[0017]所述距离约束是指点目标到条带中心线的距离小于等于条带宽度的1/2，用于确保点目标能够被所划分的条带覆盖，具体可以表示为：
[0018][0019]其中，d
ij
表示点目标a
i
到条带b
j
中心线的距离；D表示条带宽度。
[0020]目前，针对成像卫星区域目标划分方式的研究大多聚焦于多边形区域，而对曲线目标划分方式的探索较少，即使运用前述数学模型进行计算，也无法再进一步提升针对曲线目标的观测效率。缺少一种可以快速、有效地对曲线目标进行条带划分的方法，是突破这一瓶颈的关键，也成为了业内亟待研究解决的首要课题。

技术实现思路

[0021]本专利技术的目的在于提供一种针对曲线目标的条带划分方法、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。
[0022]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供的针对曲线目标的条带划分方法，包括如下步骤：
[0023]步骤1、在曲线目标上设置若干离散点集方案，所述离散点集方案是指基于同一曲线的走势及长度，根据不同的间距或疏密程度，而标记出的离散点集，用于为后序筛选提供样本；
[0024]步骤2、基于每个离散点集方案、条带宽度、初始倾角范围及预设步长，通过包含约束条件的条带划分算法计算，得到相应条带划分方案，所述条带划分方案包括条带序号、条带起点坐标及终点坐标等信息。
[0025]通过上述步骤，以曲线目标的走势为依据，离散化为若干点目标，通过条带划分算法，快速、有效、完整地实现对曲线目标的条带划分。
[0026]在一种可行的实施例中，所述步骤2中的条带划分算法，具体包括如下步骤：
[0027]步骤21、基于离散点集中的点目标，顺序标记曲线上点目标序号及经纬度坐标等数据；
[0028]步骤22、以曲线的某一端点作为顺序搜索的初始点目标，将所述初始点目标加入至临时点集；
[0029]步骤23、沿曲线进行顺序搜索，迭代判断是否存在下一点目标：若是，则执行步骤24；否则，执行步骤25；
[0030]步骤24、将该点目标加入至临时点集，并进行约束条件判定：当临时点集保留了该点目标时，执行步骤23；否则，将当前临时点集标记条带序号后保存至条带集并确定该条带的主倾角，用于使该临时点集中的点储存在同一个条带上，然后将该临时点集的末尾点目标作为新初始点目标，加入至新临时点集，用于规划新条带，再执行步骤23；
[0031]步骤25、基于每个条带的初始点目标及末尾点目标，计算条带的起点坐标及终点坐标，输出条带划分方案，所述条带划分方案包括条带序号、条带起点坐标及终点坐标等数据。
[0032]通过上述步骤，可以对曲线进行快速、有效地划分。
[0033]在一种可行的实施例中，所述步骤24中的约束条件包括条带宽度约束及单向延伸约束。
[0034]在一种可行的实施例中，所述条带宽度约束的判断步骤如下：
[0035]步骤2411、基于初始倾角范围及预设步长，将条带倾角范围离散化为若干倾角,得到倾角集；
[0036]步骤2412、以条带中的初始点目标为坐标原点，以倾角集中的每个倾角计算斜率作直线；在每个倾角下，定义该条带中所有点目标至所述直线的最大距离并进行初始化；
[0037]步骤2413、当临时点集加入新点目标时，计算新点目标到每条直线的距离后进行判断：若距离小于条带宽度的1/2，则在倾角集中保留该直线对应的倾角，并更新临时点集中所有点目标至该直线的最大距离；否则，从倾角集中删除该直线对应的倾角；
[0038]步骤2414、若倾角集非空，则视所述新点目标为满足条带宽度约束，直接结束本程序；否则，则视所述新点目标为不满足条带宽度约束，从临时点集中删除所述新点目标后结束本程序。
[0039]通过上述步骤，可以判断当前点目标是否符合条带宽度约束，并且可以获得当前满足条带宽度约束的倾角所对应的直线至临时点集中所有点目标的最大距离。
[0040]在一种可行的实施例中，所述步骤24中确定主倾角的方式为：若倾角集中的倾角不唯一，比较所有倾角对应直线至临时点集中所有点目标的最大距离，保留其中最短的距离所对应的倾角作为该条带的主倾角；若倾角集中的倾角唯一，则将该倾角作为该条带的主倾角。
[0041]在一种可行的实施例中，所述主倾角对应的直线为该条带的主直线。
[0042]在一种可行的实施例中，所述单向延伸约束的判断步骤如下：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对曲线目标的条带划分方法，其特征在于，包括：步骤1、在曲线目标上设置若干离散点集方案；步骤2、基于每个离散点集方案、条带宽度、初始倾角范围及预设步长，通过包含约束条件的条带划分算法计算，得到相应条带划分方案，所述条带划分方案包括条带序号、条带起点坐标及终点坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的条带划分算法，包括：步骤21、基于离散点集中的点目标，顺序标记曲线上点目标序号及经纬度坐标；步骤22、以曲线的某一端点作为顺序搜索的初始点目标，将所述初始点目标加入至临时点集；步骤23、沿曲线进行顺序搜索，判断是否存在下一点目标：若是，则执行步骤24；否则，执行步骤25；步骤24、将该点目标加入至临时点集，并进行约束条件判定：当临时点集保留了该点目标时，执行步骤23；否则，将当前临时点集标记条带序号后保存至条带集并确定该条带的主倾角，将该临时点集的末尾点目标作为新初始点目标，加入至新临时点集，再执行步骤23；步骤25、基于每个条带的初始点目标及末尾点目标，计算条带的起点坐标及终点坐标，得到条带划分方案。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤24中的约束条件包括条带宽度约束及单向延伸约束。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述条带宽度约束的判断步骤如下：步骤2411、基于初始倾角范围及预设步长，将条带倾角范围离散化为若干倾角,得到倾角集；步骤2412、以条带中的初始点目标为坐标原点，以倾角集中的每个倾角计算斜率作直线；在每个倾角下，定义该条带中所有点目标至所述直线的最大距离并初始化；步骤2413、当临时点集加入新点目标时，计算新点目标到每条直线的距离后进行判断：若距离小于条带宽度的1/2，则在倾角集中保留该直线对应的倾角，并更新临时点集中所有点目标至该直线的最大距离；否则，从倾角集中删除该直线对应的倾角；步骤2414、若倾角集非空，直接结束本程序；否则，从临时点集中删除所述新点目标后结束本程序。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤24中确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：何磊，杨青，刘晓路，左亚辉，陈城，杜永浩，陈宇宁，陈盈果，吕济民，陈英武，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：