[发明专利]一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置

说明书

本发明提供了一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置，涉及卫星观测技术领域，方法主要包括：在曲线目标上设置若干离散点集方案；基于每个离散点集方案、条带宽度、初始倾角范围及预设步长，通过包含约束条件的条带划分算法计算，得到相应条带划分方案，所述条带划分方案包括条带序号、条带起点坐标及终点坐标。本发明将曲线目标离散化为多个点目标，依据曲线走势及约束条件顺序进行条带划分计算，从而在保证曲线目标成像连续性和完整性的前提下，快速、有效地得到卫星观测曲线目标任务的划分方案，提升了卫星观测曲线目标任务的效率及质量。

技术领域

本发明涉及卫星观测技术领域，尤其是涉及一种针对曲线目标的条带划分方法、系统及装置。

背景技术

成像卫星是指在绕地轨道上，通过星载传感器对位于地球表面的目标进行侦察观测的卫星，旨在获取有关地球体系及其各组成部分的详细数据或信息。由于成像卫星对地观测具有运行时间长、覆盖范围广、不受国界空域限制以及无需考虑人员安全等独特优势，在国民经济、社会发展和环境保护等领域具有重要应用价值。

当观测目标的范围较大时，卫星无法在一个瞬间视场或者扫描条带完成对整个目标的覆盖，则将其视为区域目标。对于区域目标，可以将其分割为多个能够由卫星一次成像的点目标；或者依据卫星成像条带的特点，通过条带进行分割，每个条带能够被卫星以稳定的姿态一次获取，最后通过多张图像拼接实现对目标的完整观测。

在实际应用中，许多成像需求都涉及到对区域目标的划分，例如对城市、森林等大范围区域的观测，可以将其抽象化为多边形区域进行处理，而对海岸线、河流等跨度较大的细长型区域，常常将其抽象为曲线目标再离散成点目标后进行处理。

并且，通常以数学模型的方式计算求解条带规划方案，所述数学模型包括集合、变量、目标函数及约束：

所述集合可以包括离散点集A及条带集B：

离散点集：A＝{a₁，a₂，...，a_|N|}，|N|表示离散点数量；

条带集：B＝{b₁，b₂，...，b_|M|}，|M|表示条带总数量；

所述变量可以是0-1变量x_ij：

所述0-1变量的取值范围为1或0：当某点目标位于某条带内时，所述变量取值为1；其他情况，所述变量取值为0；具体可以表示为：

所述目标函数往往是最小化条带生成数量，用于在不同条带切换时，减少卫星由于姿态机动调整而造成的能量消耗和时间损失，具体公式可以为：

minf(x)；

其中，f(x)表示以x为自变量的指标函数；|M|＝f(x)表示条带划分数量；

且x＝{x_ij|i∈A，j∈B}，表示曲线目标的离散点被划分在不同条带的情况；

所述约束可以是距离约束：

所述距离约束是指点目标到条带中心线的距离小于等于条带宽度的1/2，用于确保点目标能够被所划分的条带覆盖，具体可以表示为：

其中，d_ij表示点目标a_i到条带b_j中心线的距离；D表示条带宽度。

目前，针对成像卫星区域目标划分方式的研究大多聚焦于多边形区域，而对曲线目标划分方式的探索较少，即使运用前述数学模型进行计算，也无法再进一步提升针对曲线目标的观测效率。缺少一种可以快速、有效地对曲线目标进行条带划分的方法，是突破这一瓶颈的关键，也成为了业内亟待研究解决的首要课题。