[发明专利]一种基于改进差分进化算法的多星协作成像任务规划方法

权利要求书

1.一种基于改进差分进化算法的多星协作成像任务规划方法，其特征在于，该方法包括：

(1)根据用户的成像需求获取卫星资源集信息，并构建对地观测目标任务集；

(2)计算对地观测目标可见时间窗口；

(3)初始化卫星基本参数信息、改进差分进化算法基本参数信息，将种群信息定义为一个结构体；

(4)以每个卫星成像任务方案作为一个个体，利用所述改进差分进化算法进行求解，输出最优规划方案；

所述改进差分进化算法为：在差分进化算法的基础上，基于个体适应度值权重排序构建变异算子和自适应多策略候选池，子种群根据自身探索性能与开发性能的偏向性，从所述自适应多策略候选池中选择变异策略，生成新一代种群。

2.根据权利要求1所述的基于改进差分进化算法的多星协作成像任务规划方法，其特征在于，步骤(1)中，所述获取卫星资源集信息包括：

(11)根据轨道六根数建立多星协作成像任务规划的仿真环境；

(12)根据用户的成像需求，定义对地观测目标要求载荷类型；

(13)加载卫星资源的预设场景，获取卫星资源集信息；

(14)随机生成成像目标点，模拟任务需求，构建对地观测目标任务集；

(15)根据任务需求设置所述成像目标点的目标优先级；

优选地，所述卫星资源集信息记作S_j表示第j个卫星，N_S表示卫星数量；

对于各卫星其相关参数包括：遥感器最大侧摆角度A_j、遥感器视场角θ_j、卫星s_j的单次最长开机时间卫星s_j的单次最短开机时间平均侧摆速率w_j、卫星载荷类型d_j、卫星在规划周期内的轨道圈次数卫星遥感器的最佳分辨率其中，j表示卫星的序号，上标o表示轨道orbit；

优选地，所述对地观测目标任务集记作t_i表示第i个用户需求任务，N_T为任务总数量；

优选地，对于各用户需求任务包含参数：任务的目标地理位置P_i＝(P_i^lat,P_i^lon)、执行任务的优先级w_i、要求遥感器类型T_i、要求最低分辨率r_i^t，其中，P_i^lat为目标纬度，P_i^lon为目标经度，上标t表示用户需求任务，i表示任务的序号；

优选地，所述目标优先级采用采用[1,10]之间的整数。

3.根据权利要求1所述的基于改进差分进化算法的多星协作成像任务规划方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

(21)抓取每颗卫星及星载遥感器路径，通过STK的ComputeAccess获取卫星资源集S及对地观测目标任务集T，其中所述卫星资源集S包含卫星基本参数信息；

(22)根据观测目标点起始位置纬度及终止位置纬度，计算星下点轨迹的垂足处位置，判断观测目标点与星下点轨迹垂足处的位置关系，计算得到卫星侧摆角；

(23)清除不满足用户分辨率需求约束、载荷约束的时间窗，保存每一个目标的可见时间窗及其相关参数。

4.根据权利要求1所述的基于改进差分进化算法的多星协作成像任务规划方法，其特征在于，步骤(3)中，所述卫星基本参数信息包括：视场角、单次最长开机时间、最大侧摆角度、平均侧摆角速度；

优选地，所述改进差分进化算法基本参数信息包括：迭代次数、个体长度、种群个体数量、任务规划总时间、卫星单轨道周期时间；

优选地，所述种群信息包括：目标函数值、执行任务规划方案所分配的卫星、分配卫星的对应时间窗口、应急保障任务收益、响应时间、任务总收益、任务规划方案、执行应急保障任务数量。