[发明专利]一种用于卫星观测的区域划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星观测技术领域，特别是涉及一种用于卫星观测(例如对地观测)的区域划分方法。

背景技术

根据地面目标的类型差异，成像卫星调度问题的研究主要可分为面向点目标的卫星调度问题(观测目标全部为点目标)和面向目标区域的卫星调度问题(观测目标全部为目标区域)两大类。对于目标区域，卫星通常无法单次完成观测，必须经过合理划分后才能进行高效观测。

区域划分的目的是将大面积区域分割为多个可由单颗卫星一次性完成的子任务。目前，对目标区域主要有以下四种分解方法：①将区域分解转化为集合覆盖问题，依据单景分解，经过分解后，目标区域调度被转化为针对这些独立场景的点目标调度；②采用预定义的参考系统分解，参考系统按照一定的坐标系，将全球划分为多个带有编号的场景。按照预定义的参考系统对区域进行分解时，只需要检索与目标区域相关的场景，并进行规划即可；③依据卫星的飞行径向和遥感器幅宽，将区域分解为固定宽度的平行条带。

采用所述三种方法必须提前确定分解的参数(单景大小、条带宽度及划分方向)，并采用固定参数进行分解。当使用多颗卫星观测目标区域时，由于不同卫星在轨道倾角及星载遥感器幅宽等参数上均存在差异，若采用这些分解方法，将不能体现不同卫星的性能差异，不能充分发挥卫星的观测能力，会降低对目标区域的观测效率。因此，只适用于单颗卫星对目标区域观测的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的用于卫星观测的区域划分方法。本发明的区域划分方法的基本思想是：采用立体几何方法计算卫星在某侧视角度下，对目标区域的覆盖范围；按照每颗卫星的遥感器幅宽以及飞行径向，在多个时间窗口内对目标区域进行重复分解，即在每次卫星飞过目标区域时重新分解。此方法依据不同卫星遥感器性能参数分解区域，考虑了不同卫星遥感器性能的差异，能够充分发挥不同卫星的观测能力。

因此，本发明提供一种对用于卫星观测的区域划分方法，其用于根据卫星的性能参数(例如侧摆角、视场角)及飞行径向来对目标区域进行划分。所述方法包括如下步骤：

步骤1：根据卫星的性能参数，确定所述卫星对目标区域进行观测的有效区域；

步骤2：确定所述有效区域所对应的最小观测侧摆角与最大观测侧摆角；

步骤3：初始化当前侧摆角，使得当前侧摆角等于最小观测侧摆角，以及初始化结果子区域集合，使得结果子区域集合为空；

步骤4：更新结果子区域集合，将当前侧摆角加入结果子区域集合；

步骤5：更新当前侧摆角，使得当前侧摆角增加，增加的量等于设定的粒度角；

步骤6：判断当前侧摆角与所述粒度角之和是否小于最大观测侧摆角，如果小于最大观测侧摆角，转步骤4，否则转步骤7；以及

步骤7：更新结果子区域集合，将当前侧摆角加入结果子区域集合，从而将所述有效区域划分为与所述结果子区域集合中的各侧摆角相对应的观测条带。

从而，通过所述方法，将目标区域(或者目标区域的有效区域)分解为以侧摆角表示的观测条带。侧摆角表示的区域为从侧摆角(含)至侧摆角与粒度角之和(含)的条带，其中，此条带未限定开始时间和结束时间。

所述方法具有以下的优点：

(1)采用侧摆角表示卫星在某侧视角度下对任务的覆盖范围，而不是采用投影到平面坐标系的方式。从而克服了高斯投影在任务经度差上的限制。

(2)依据卫星每次经过任务时，对区域的可观测范围(即有效区域)，按照星载遥感器的不同观测角度而非固定宽度对任务进行分解，更加精确。

(3)所述方法适用于多颗卫星对目标区域的观测。

其中，所述有效区域是指所述目标区域中的可由卫星进行观测的区域。对于不同性能参数的卫星，在其它条件相同的情况下，有效区域可能是不同的。由于卫星在整个侧摆范围内不一定对目标区域可见，在进行分解前必须先判断遥感器观测范围与目标区域是否有交集，如果有交集，则计算卫星对目标区域的可见观测范围，否则，卫星无法观测该目标区域，无须进行分解或划分。也就是说，所述步骤1可以进一步包括：确定所述有效区域是否为空，如果所述有效区域为空，则终止所述方法，并输出空的结果子区域集合。

优选地，步骤3可以进一步包括下述步骤：判定目标区域的所述有效区域对应的最大观测侧摆角与最小观测侧摆角之差是否小于等于所述粒度角，如果是，则转步骤7。

优选地，所述用于卫星观测的区域划分方法进一步包括计算与所述子区域集合中的各侧摆角相对应的时间窗口的步骤。