[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

说明书

本发明的技术方案是提供一种面阵凝视型光学遥感卫星区域覆盖成像路径优化方法，包括以下步骤：遥感卫星对覆盖区域覆盖的成像次数进行优化，以获得优化后的成像次数；遥感卫星对覆盖区域覆盖的姿态步进路径进行优化，以获得优化后的遍历路径；遥感卫星使用优化后的成像次数和便利路径对覆盖区域进行覆盖。本发明将卫星对不规则区域连续覆盖问题转化成离散点遍历的路径优化问题，通过优化算法求解确定对于不规则区域卫星成像的次数和路径，可有效提升卫星对不规则区域的成像覆盖的效能。本发明提出的方法及算法可用于“高分四号”等面阵凝视型光学遥感卫星不规则区域覆盖方案制定和卫星任务规划。

技术领域

本发明属于卫星遥感应用领域，尤其涉及一种面阵凝视型光学遥感卫星区域覆盖成像路径优化方法。

背景技术

面阵凝视型光学遥感卫星主要是指采用大面阵CCD或CMOS可见光面阵传感器、大面阵红外传感器作为图像获取手段的光学遥感卫星，采用面阵凝视成像方式，运行于地球静止轨道时，可通过卫星姿态机动实现对大范围地球表面的覆盖成像。随着地球静止轨道观测手段的发展和应用，国内外不断有地球静止卫星投入运行，特别是2015年12月发射并在轨运行的高分四号卫星，突破了面阵凝视型光学遥感卫星在静止轨道对地观测领域应用的新高度，在面阵传感器规模和分辨率水平方面具有世界领先地位。该卫星相机基于面阵凝视成像方式，单景成像幅宽可达500公里，通过卫星“机动-步进”成像，可以快速获取大范围区域的光学遥感图像，能够对减灾、气象、林业、环保等领域提供强有力支撑。

图1是现有的一种面阵凝视型光学遥感卫星对规则区域观测的方法，卫星每次成像的覆盖范围在地球表面表现为一个正方形，正方形的面积是固定的(“高分四号”单次成像面积为500公里×500公里)。成像时采用“蛇形步进”观测的方式，即从左端步进观测至右端，向下步进观测后，再从右端步进观测至左端，如此循环，直至完成整个目标区域的观测。决定卫星区域覆盖方案的要素包括：成像次数(即正方形的个数)、每次成像图像中心位置(即每个正方形的中心坐标)和姿态步进路径(即正方形中心坐标的连接顺序)。

但是，对于高分四号这种面阵凝视型光学遥感卫星而言，在开展大范围区域普查任务时，所面对的任务区域往往是不规则的，而采用现有的针对规则区域的“蛇形”覆盖方案会导致卫星成像次数和机动幅度的浪费。

因此，提供一种新的区域覆盖成像路径优化方法实为必要。

发明内容

本发明的目的是提供了一种可有效提升卫星对不规则区域的成像覆盖效能的面阵凝视型光学遥感卫星区域覆盖成像路径优化方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种面阵凝视型光学遥感卫星区域覆盖成像路径优化方法，包括以下步骤：遥感卫星对覆盖区域覆盖的成像次数进行优化，以获得优化后的成像次数；遥感卫星对覆盖区域覆盖的姿态步进路径进行优化，以获得优化后的遍历路径；遥感卫星使用优化后的成像次数和便利路径对覆盖区域进行覆盖。

进一步的，所述覆盖区域为不规则区域。

进一步的，所述优化后的成像次数即为覆盖不规则区域所需要的最少成像次数。

进一步的，所述遥感卫星对覆盖区域覆盖的成像次数进行优化的步骤具体包括：模型分析，确定需要考虑的因素；基于所述因素，设置构建模型的变量；基于所述模型的变量，构建模型的目标函数；对所述目标函数求解，得到覆盖不规则区域所需要的最少成像次数。

进一步的，所述对所述目标函数求解的步骤具体包括采用遗传算法对所述目标函数求解。

进一步的，所述优化后的遍历路径即为路径最短的遍历路径。

进一步的，所述遥感卫星对覆盖区域覆盖的姿态步进路径进行优化的步骤具体包括：模型分析，确定需要考虑的因素；基于所述因素，设置构建模型的变量；述模型的变量，构建模型的目标函数；

对所述目标函数求解，得到路径最短的遍历路径。