[发明专利]一种面向自然灾害应急响应的卫星快速规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向自然灾害应急响应的卫星快速规划方法，包括建立在轨遥感测绘卫星的卫星资源数据库，并根据相关参数构建卫星轨道模型；建立历史灾害事件数据库，并根据历史数据和风险分析方法构建历史预演模型；采用本体论的思想构建应急任务统一描述模型；进行应急任务需求和卫星资源观测能力的匹配，包括通过卫星轨道模型计算出卫星的时空参数，与应急任务统一描述模型相应约束条件进行对比筛选，并通过历史预演模型进行经验验证；采用基于重点任务优先规则的快速卫星任务规划方式，进行动态任务的协同规划和资源重组；构建卫星对地覆盖范围计算模型，进行卫星观测的仿真分析。本发明在灾害监测上具备优异的实用性与可行性。

技术领域

本发明涉及自然灾害监测领域与卫星规划领域，尤其是一种面向自然灾害应急响应的卫星快速规划方法及系统。

背景技术

近年来，全球范围内重大自然灾害频发，给人类和人类赖以生存的环境造成了严重的破坏。而我国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一，具有灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重等特点。重大的自然灾害经常导致大范围的“信息盲区”与交通瘫痪的“孤岛”，严重阻碍了灾情评估、决策支持、应急响应、抢险救灾、联动指挥等方面工作，其中核心的问题是缺少灾区现场的实时数据。近十多年期间，我国在以常规技术手段为主的灾害监测能力建设方面取得了明显的进展，初步形成了利用地面常规监测手段对自然灾害进行监测、预报和评估的能力，同时，也多次应用对地观测技术为特大自然灾害事件提供了监测服务。

针对自然灾害突发事件的广域性和时空不确定性，对受灾区域的快速感知和精确诊断是实现智能监控和快速响应的必要条件，能够为监测预警、应急处理以及灾后规划重建提供着重要的信息保障和技术支持。目前国内面向应急突发任务的监测感知技术研究大多集中在以地面监测传感设备为主的物联网技术，但是这种技术无法适应大范围区域的监测，而且搭建成本高，且易损耗。随着对地观测技术的发展，大量的遥感卫星源源不断地发射，航空遥感已经进入了多平台、多传感器、多角度观测的发展阶段，逐步形成了具有全天时、全天候、全球观测能力的对地观测系统，因此利用卫星资源对地观测进行灾害监测可以为重大自然灾害应对提供可靠的空间信息与决策支持。

但是目前卫星规划解决方案的研究大多仍止步于粗略的资源匹配，在多平台多类型传感器协同观测上尚存在较大的研究空间，亟需将现有的卫星观测资源整合成一个独立、自主、任务可定制、动态适应并可重新配置的观测网络。主要存在的问题为：

第一、卫星数据获取困难，难以建立起相当规模的卫星资源数据库，从而无法满足应急响应的实时任务需求。

第二，在面对快速应急任务时，传统卫星规划模式存在应急任务与卫星观测资源匹配较慢的问题。

第三，面对任务变更、插入等临时灾害情况变化等任务时，卫星规划模型如何快速对任务变化做出反应也是当前研究的一大难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中由于缺乏有效的规划、调度和协同的机制和方法导致卫星观测难以满足自然灾害快速响应需求的缺陷，提供一种面向自然灾害应急响应的卫星快速规划方法及系统。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案为一种面向自然灾害应急响应的卫星快速规划方法，包括以下步骤：

步骤1、建立在轨遥感测绘卫星的卫星资源数据库，并根据相关参数构建卫星轨道模型；

步骤2、建立历史灾害事件数据库，并根据历史数据和风险分析方法构建历史预演模型；

步骤3、采用本体论的思想构建应急任务统一描述模型；

步骤4、进行应急任务需求和卫星资源观测能力的匹配，包括通过卫星轨道模型计算出卫星的时空参数，与应急任务统一描述模型相应约束条件进行对比筛选，并通过历史预演模型进行经验验证；

步骤5、采用基于重点任务优先规则的快速卫星任务规划方式，进行动态任务的协同规划和资源重组；