[发明专利]一种超敏捷卫星区域多点目标任务优化方法及系统

说明书

一种超敏捷卫星区域多点目标任务优化方法及系统，本发明能够保证对目标点的快速高效筛选，形成优化的区域内多点目标任务集合。在确定的任务执行区间内，采用综合最佳分辨率、最大能源获取能力等因素的加权平均方法确定最佳成像时间点，保证成像任务的最佳质量。为了保证任务冲突问题的高效解决，引入性价比判断原则，进行优先级序，保证高优先级任务的有效执行。在区域内重叠任务的解决，采用了兼顾了两个目标点之间姿态机动角度最小和先可见的任务优先观测的迭代排序方法，有效地保证任务的高效执行。本发明特别适用于面向超敏捷卫星的区域内多点目标成像任务的星上规划，能有高效完成任务筛选，冲突解决等关键问题。

技术领域

本发明属于航天器自主任务规划领域，涉及一种针对区域内点目标成像任务的任务规划方法及系统。

背景技术

超敏捷卫星是一类具有超快速机动能力、超高精度指向性与超强到位稳定能力的卫星平台。由于超敏捷卫星具有超强的机动能力与超快速的到位稳定特性，极大的提升了卫星的成像能力，可完成区域内多个点目标的密集成像任务。由此产生了针对区域内多点目标成像任务的规划和冲突消解问题。现有的任务规划与冲突消解过程均在地面完成，由于算法的复杂度较高，受制于星上资源的有限性，无法实现星上应用。具体需求为：针对成像任务中的区域内点目标(半径小于10公里的圆形区域)呈现出局部区域内分布密集、随机特征，在满足星上使用约束和任务需求约束条件下最大化优先级之和、任务完成度、目标覆盖率,最小化单个卫星工作负荷、能量消耗约束，以最高的成像质量尽可能完成成像任务。

因此传统的针对区域内多点目标成像的方法已经不适用，需要针对寻找新的解决方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出了一种面向星上应用的区域多点目标任务优化方法及系统，根据卫星属性和任务需求，将有限的敏捷卫星资源分配给多个观测任务,并确定任务执行时间和动作序列,以最大限度满足用户需求，提供了一种超敏捷卫星区域多点目标任务优化方法。

本发明的技术解决方案是：一种超敏捷卫星区域多点目标任务优化方法，步骤如下：

(1)卫星预先上注多点目标的成像任务，将卫星轨道周期作为规划周期，进行点目标成像任务的快速挑选，并生成点目标成像任务序列；

(2)计算步骤(1)生成的点目标成像任务执行的时间区间；

(3)在步骤(2)时间区间内，求取拍摄效果最优的最佳成像时刻；

(4)按照任务执行的时间区间的中间时刻排序，生成点目标成像任务序列；

(5)判断按照任务执行的时间区间的中间时刻执行成像任务是否发生冲突，若未发生冲突，则按照步骤(4)生成的点目标成像任务序列，依次执行成像任务；若发生冲突，进行步骤(6)；

(6)对于发生冲突的点目标的成像任务，按照任务执行的时间区间的执行时刻重新排序，将重新排序后仍发生冲突的点目标的成像任务剔除，生成优化的点目标成像任务序列，并依次执行成像任务。

步骤(1)卫星预先上注多点目标的成像任务，如下：

卫星周期性的接受上注任务，在星上形成任务集合，每个轨道周期即规划周期根据任务的可执行性对星上任务集合中的任务进行挑选、排序、优化并最终执行。

步骤(1)将卫星轨道周期作为规划周期，进行点目标成像任务的快速挑选，并生成点目标成像任务序列，具体如下：