[发明专利]卫星资源受限情形下的多成像卫星区域覆盖动态规划方法

说明书

本发明公开了一种卫星资源受限情形下的多成像卫星区域覆盖动态规划方法，属于卫星通信技术领域。该多成像卫星区域覆盖动态规划方法包括两个阶段，将生成覆盖模式和选择覆盖模式相分离，使得方法结构合理、层次清晰；该多成像卫星区域覆盖动态规划方法基于贪婪算法的思想，能够提供至少一个覆盖方案，使得在成像卫星数量不足的情况下多个成像卫星的覆盖收益尽可能的大。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体地涉及一种卫星资源受限情形下的多成像卫星区域覆盖动态规划方法。

背景技术

以马航MH370的搜索为例，2014年3月20日，澳大利亚声称在南印度洋发现疑似MH370残骸，位置为：纬度-43.58，经度90.57。为了搜索该点附近区域，可以把范围扩大为以该点为中心的一个正方形区域。

中国曾调用多颗成像卫星对MH370展开搜索，每颗成像卫星的成像区域是一个条带形区域。图1示出了一颗成像卫星的成像的条带形区域的示意图，如图1所示，通过控制成像卫星上的传感器(如相机)的开关机时间，传感器成像的条带形区域的位置是可以沿成像扫描方向变化的，条带形区域的长度也是可以变化的。。

每个覆盖区域对应一个覆盖收益，如果该区域被覆盖则获得与该区域对应的覆盖收益，在成像卫星数量不足的情况下，合理的安排各个成像卫星成像的条带形区域的位置，以使得成像卫星的覆盖收益尽可能地大具有至关重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星资源受限情形下的多成像卫星区域覆盖动态规划方法，该方法通过调整成像卫星成像的条带形区域的长度以及沿成像卫星成像扫描方向的位置获得覆盖收益尽可能大的覆盖方案。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供一种卫星资源受限情形下的多成像卫星区域覆盖动态规划方法，包括生成覆盖模式和选择覆盖模式，其中生成覆盖模式具体包括以下步骤：确定多个成像卫星的成像扫描方向；将欲覆盖的矩形区域划分成多个网格，以生成第一网格列表G；针对多个成像卫星中的每一个成像卫星：判断成像卫星的成像扫描方向是第一倾斜方向还是第二倾斜方向；在判断成像卫星的成像扫描方向为第一倾斜方向的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的左上角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的多个网格重新排序，以生成第二网格列表LG，以第二网格列表LG中的网格的左上角顶点和右下角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽度确定成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历第二网格列表LG中的网格，以形成成像卫星的覆盖模式列表；在判断成像卫星的成像方向为第二倾斜方向的情况下，以第一网格列表G中的任意网格的右上角顶点为基点，根据成像卫星的成像扫描方向将划分的多个网格重新排序，以生成第三网格列表LG，并以第三网格列表LG中的网格的右上角顶点和左下角顶点为基点，根据成像卫星覆盖的条带形区域的宽度确定成像卫星的覆盖模式的四个顶点，以形成成像卫星的一个覆盖模式，以及遍历第三网格列表LG中的网格，以形成成像卫星的覆盖模式列表；遍历多个成像卫星，以得到覆盖模式集合，该覆盖模式集合包括每个成像卫星的覆盖模式列表；选择覆盖模式具体包括以下步骤：建立第一成像卫星列表，第一成像卫星列表在初始状态下包含所有的成像卫星；构造标记网格列表GList，标记网格列表GList包含已经被完全覆盖的网格，标记网格列表GList的初始状态为一个空列表；针对第一成像卫星列表中的一个成像卫星：构造标记网格列表GList，标记网格列表GList包含已经被完全覆盖的网格，标记网格列表GList的初始状态为一个空列表；遍历成像卫星的覆盖模式列表，对于覆盖模式列表中的每一个覆盖模式，获得覆盖模式的覆盖网格列表GL；对于覆盖网格列表GL中的任意网格，判断该网格是否包含在标记网格列表GList中；在判断该网格包含在标记网格列表GList中的情况下，将该网格从覆盖网格列表GL中删除，以获得未重复覆盖网格列表GL′；将与未重复覆盖网格列表GL′中的网格对应的覆盖收益进行求和，以获得未重复覆盖网格列表GL′的总覆盖收益；遍历成像卫星的覆盖模式列表，获得成像卫星的覆盖收益，成像卫星的覆盖收益被定义为所有的未重复覆盖网格列表GL′的总覆盖收益中的最大值；遍历第一成像卫星列表中的所有的成像卫星，获得每一个成像卫星的覆盖收益，将覆盖收益的值最大的成像卫星作为选定成像卫星；对于选定成像卫星，在选定成像卫星的覆盖模式列表中选择与最大的未重复覆盖网格列表GL′的总覆盖收益对应的覆盖模式作为选定成像卫星的选定覆盖模式；将选定成像卫星的覆盖模式列表从覆盖模式集合中删除；将选定成像卫星从第一成像卫星列表中删除，以更新第一成像卫星列表；判断第一成像卫星列表是否为空列表；在判断第一成像卫星列表不是空列表的情况下，重新计算更新后的第一成像卫星列表中的每一个成像卫星的覆盖收益，以获得新的选定成像卫星以及新的选定成像卫星的选定覆盖模式；在判断第一成像卫星列表是空列表的情况下，将多个选定覆盖模式构成用于覆盖欲覆盖的矩形区域的覆盖方案。