[发明专利]敏捷卫星单轨多点目标立体成像任务规划方法及系统

说明书

一种敏捷卫星单轨多点目标立体成像任务规划方法及系统，包括求出每个点目标的成像时间窗口；建立多点目标立体成像任务规划数学模型，将点目标的两次观测时刻作为决策变量，成像时间窗口、立体交会角、姿态机动速度为约束条件，观测点数最多、完成成像时间最短为目标函数；还原数学模型中决策变量的时序关系，计算对每个点目标两次观测对应的俯仰角和滚动角，计算两次连续观测的间隙机动角；采用有向图方法，确定观测方案可连续实施观测的次数和观测时序；采用交会角条件作为判据，进行立体观测判断，得到可形成立体观测的点目标数量；采用PSO优化算法求解数学模型，得到单轨多点目标立体成像任务规划方案，实现覆盖最多点目标的立体观测。

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其是涉及一种面向单轨多点目标的多点目标立体成像优化技术。

背景技术

因敏捷卫星具有绕任意轴(俯仰、滚动、偏航)快速、稳定成像的灵活性，可实现多点目标立体成像任务。如何依据任务需求，制定科学、合理的规划策略，让在轨卫星在高速运行的过程中快速解决多点目标立体成像模式调度，获取高空间分辨率、高时间分辨率的影像，是当前国内外敏捷卫星调度技术研究的热点问题，多点目标立体成像模式如图1所示，能够在姿态机动中成像。

敏捷卫星多视角立体模式成像是指对观测目标在敏捷卫星可观测时间窗口内，以多视角的方式获取目标的立体像对，从而完成立体图像的成像模式。与传统非敏捷卫星点目标立体成像需要多轨才能实现点目标立体成像不同，具有动中成像能力的敏捷卫星可以仅用一轨就实现多点目标立体成像。

针对成像卫星点目标立体成像任务需要和现有方法的不足，本领域亟待提出新的技术方案。

发明内容

本发明针对现有技术问题，提出了一种敏捷卫星单轨多点目标立体成像任务规划方案。

本发明提供一种敏捷卫星单轨多点目标立体成像任务规划方法，包括以下步骤：

步骤1，设有n个点目标，求出每个点目标的成像时间窗口；

步骤2，建立多点目标立体成像任务规划数学模型，将点目标的两次观测时刻作为决策变量，成像时间窗口、立体交会角、姿态机动速度为约束条件，观测点数最多、完成成像时间最短为目标函数；

步骤3，还原数学模型中决策变量的时序关系，对n个点目标两次成像的2n时刻进行排序；

步骤4，计算步骤3中对每个点目标两次观测对应的俯仰角和滚动角；

步骤5，计算两次连续观测的间隙卫星绕俯仰轴、滚动轴的机动角；

步骤6，采用有向图方法，确定观测方案可连续实施观测的次数和观测时序；

步骤7，采用交会角条件作为判据，对步骤6中得到的观测点时序进行立体观测判断，得到可形成立体观测的点目标数量；

步骤8，采用PSO优化算法求解数学模型，得到单轨多点目标立体成像任务规划方案，实现覆盖最多点目标的立体观测。

而且，步骤2中，多点目标立体成像任务规划数学模型形式化表达为：

Maximize：f(x₁,x₂,...,x_2n)

Ifcount(x₁,x₂,...,x_2n)＞count(x₁',x₂',...,x_2n')

thenf(x₁,x₂,...,x_2n)＞f(x₁',x₂',...,x_2n')

elseif