[发明专利]一种面阵凝视型光学遥感卫星区域覆盖路径优化方法

权利要求书

1.一种面阵凝视型光学遥感卫星不规则区域覆盖成像路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置构建模型的变量，其中采用n正方形区域覆盖观测的不规则区域，n个正方形区域的总面积：S_total＝na²，a为正方形区域边长，为了以最少的正方形覆盖整个目标区域，需要满足M/a²≤n≤L²/a²，其中M为不规则区域面积,L＝max(|x_e-x_w|，|y_n-y_s|),其中x_w，x_e为不规则区域最左侧和最右侧的横坐标；y_n，y_s为不规则区域最上端和最下端的纵坐标；

(2)构建模型的目标函数，对于任意两个正方形区域的坐标相减小于边长a则两者存在重叠，m个重叠的区域总面积记作C，K个不处于目标区域内的总面积为B，有效覆盖面积为：S＝na²-C-B且要求S≥M，目标函数为

min(n)

(3)采用遗传算法求解，得到覆盖不规则区域所需要的最少成像次数；

(4)对不规则区域完成覆盖的姿态步进路径优化求解，以获得优化后的遍历路径，首先构建模型的目标函数为第i和第j个正方形中心的距离记为d(i,j)；姿态步进路径记为PV＝[v₁,v₂,…,v_n]，其中v_i∈[1,2,…,n]且v_i≠v_j；

(5)采用遗传算法求解模型，得到路径最短的遍历路径，

(6)遥感卫星使用优化后的成像次数和遍历路径对覆盖区域进行覆盖，所述步骤(3)遗传算法求解的具体步骤为：

第一步，参数设置，迭代次数上限N，初始群体规模P，

第二步，初始化其中[·]代表上取整，

第三步，在横坐标(x_e，x_w)纵坐标(y_s,y_n)范围内随机初始化n正方形的中心坐标并采用二进制编码，重复P次上述操作，得到规模为P的群体，

第四步，设置适应度函数为每个个体的有效覆盖面积，

第五步，迭代次数t＝1，计算每个个体的有效覆盖面积，

第六步，进行选择、交叉、变异，产生新群体，

第七步，迭代，t＝t+1，重复第三步到第七步，

第八步，达到迭代上限N，当前迭代终止，计算所有个体中的最大适应度，记为F，

第九步，若F≥M，程序终止，输出当前n个正方形中心，否则n＝n+1，重复第三步到第九步，

所述步骤(5)具体实施步骤如下：

第一步，参数设置，迭代次数上限N，初始群体规模P；

第二步，随机选取一种路径方案，并采用二进制编码，重复P次上述操作，得到规模为P的群体；

第三步，设置适应度函数为

第四步，迭代次数t＝1,计算每个个体的适应度；

第五步，进行选择、交叉、变异，产生新群体；

第六步，迭代,t＝t+1，重复第三步到第六步；

第七步，达到迭代上限N，程序终止,输出具有最大适应度的个体，获得最佳的路径，即遍历路径最短的路径。