專利名稱：一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星運(yùn)行控制領(lǐng)域中的一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，特別適用于海上移動目標(biāo)監(jiān)測。
背景技術(shù)：
地球上海洋面積占全球面積的70%以上，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類海洋活動日益頻繁，海洋搜索營救、海關(guān)緝私等任務(wù)也隨之日益繁重。海洋不僅是經(jīng)濟(jì)大動脈，也是最方便快捷的軍事交通線和最廣闊的戰(zhàn)略機(jī)動空間。現(xiàn)代戰(zhàn)爭可以從海上的軍事活動中覺察出征兆，故海上移動目標(biāo)搜索成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。海上移動目標(biāo)通常是大范圍內(nèi)的低速移動 目標(biāo)，采用陸基、?；蚩栈O(shè)備進(jìn)行搜索時，受視距和活動范圍限制效果不甚理想。人造衛(wèi)星具有覆蓋區(qū)域廣、持續(xù)時間長、不受空域國界和地理?xiàng)l件限制等獨(dú)特優(yōu)勢，可以對全球任何地區(qū)實(shí)施搜索。
當(dāng)前利用衛(wèi)星對海上移動目標(biāo)搜索受諸多不確定性因素影響，包括目標(biāo)分布先驗(yàn)信息和運(yùn)動規(guī)律未知、遙感器性能不完善、噪音信號影響、數(shù)據(jù)處理能力欠缺等。由于對移動目標(biāo)多星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度的研究技術(shù)難度較大，研究成果較小，國內(nèi)對于此問題的解決多為轉(zhuǎn)化目標(biāo)屬性的解決思路，結(jié)合已經(jīng)較為成熟的點(diǎn)目標(biāo)和區(qū)域目標(biāo)的多星聯(lián)合觀測調(diào)度方法，將移動目標(biāo)多星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度問題轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚膮^(qū)域觀測問題進(jìn)行解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所需解決的技術(shù)問題在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種基于多星資源管理、海上移動目標(biāo)行為預(yù)測和成像衛(wèi)星動態(tài)引導(dǎo)的多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法。本發(fā)明具有流程簡單，可操作性強(qiáng)和自動化程度高的特點(diǎn)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的I、一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，基于衛(wèi)星運(yùn)行控制系統(tǒng)，調(diào)度、控制多顆衛(wèi)星聯(lián)合進(jìn)行海洋移動目標(biāo)觀測，其特征在于包括以下步驟(I)構(gòu)建星地資源管理模型，對觀測衛(wèi)星及地面站的信息進(jìn)行管理和維護(hù)，對觀測資源參數(shù)和地面站參數(shù)以規(guī)范的格式進(jìn)行管理和維護(hù)，供觀測規(guī)劃、計(jì)劃制定、指令編制及業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)進(jìn)行讀取和處理；(2)構(gòu)建衛(wèi)星軌道計(jì)算模型，對各種觀測衛(wèi)星空間位置、衛(wèi)星星下點(diǎn)、衛(wèi)星精密星歷、測站跟蹤信息和地影信息進(jìn)行計(jì)算；(3)構(gòu)建衛(wèi)星訪問信息計(jì)算模型，計(jì)算各成像衛(wèi)星對指定區(qū)域的訪問信息與成像參數(shù)，根據(jù)影像觀測時間計(jì)算影像區(qū)域中心點(diǎn)；(4)采用電子信號探測衛(wèi)星規(guī)劃算法進(jìn)行電子信號探測業(yè)務(wù)規(guī)劃，獲取海洋移動目標(biāo)的電子信號，根據(jù)電子信號分析移動目標(biāo)的移動方向和移動速度，推算移動目標(biāo)在未來時刻的經(jīng)緯度坐標(biāo)，引導(dǎo)成像衛(wèi)星進(jìn)行觀測；(5)對成像觀測引導(dǎo)業(yè)務(wù)進(jìn)行自動分析，確定協(xié)同觀測的可行性；如不具備協(xié)同觀測條件，則結(jié)束本次協(xié)同觀測業(yè)務(wù)；如具備協(xié)同觀測條件，則轉(zhuǎn)至步驟(6)；(6)采用多衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)動態(tài)規(guī)劃算法自動響應(yīng)成像觀測引導(dǎo)業(yè)務(wù)，快速調(diào)整成像觀測衛(wèi)星的觀測業(yè)務(wù)和地面數(shù)據(jù)接收站的接收業(yè)務(wù)規(guī)劃方案；(7)采用全自動處理機(jī)制即時制定成像衛(wèi)星有效載荷控制計(jì)劃和數(shù)據(jù)接收計(jì)劃；(8)自動取消與協(xié)同觀測業(yè)務(wù)沖突的衛(wèi)星有效載荷控制指令和地面站數(shù)據(jù)接收計(jì)劃；(9)應(yīng)用消息觸發(fā)機(jī)制實(shí)時編制成像衛(wèi)星有效載荷控制指令，并自動完成指令的入庫管理與發(fā)控；(10)結(jié)合步驟(7)制定的數(shù)據(jù)接收計(jì)劃協(xié)調(diào)調(diào)度地面站完成數(shù)據(jù)接收業(yè)務(wù)及后續(xù)的數(shù)據(jù)回傳、預(yù)處理流程。
其中步驟(5)中的協(xié)同觀測可行性分析結(jié)合成像衛(wèi)星引導(dǎo)信息、成像衛(wèi)星軌道信息和成像衛(wèi)星對地觀測信息進(jìn)行，包括以下步驟(501)判斷是否存在對指定目標(biāo)區(qū)域的觀測窗口 ；如不存在觀測窗口，則返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；如存在觀測窗口，則轉(zhuǎn)至步驟(502)；(502)判斷是否存在對指定目標(biāo)區(qū)域的空閑觀測時段；如不存在空閑觀測時段，則轉(zhuǎn)至步驟(503);如存在空閑觀測時段，則轉(zhuǎn)至步驟(504)；(503)進(jìn)行成像業(yè)務(wù)優(yōu)先級決策，如果成像引導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)先，則轉(zhuǎn)至步驟(504);否貝U，返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；(504)判斷是否存在可用測控時段，如存在可用測控時段，則轉(zhuǎn)入步驟(505);否貝U，返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；(505)判斷是否存在可用的接收時段，如存在可用的接收時段，則轉(zhuǎn)入步驟
(506);否則，返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；(506)判斷是否有空閑的接收時段，如有空閑接收時段，則返回具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；否則，轉(zhuǎn)入步驟(507)；(507)進(jìn)行接收業(yè)務(wù)優(yōu)先級決策，如果成像引導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)先，則返回具備協(xié)同觀測條件；否則，返回不具備協(xié)同觀測條件，協(xié)同觀測可行性分析過程結(jié)束。其中，成像衛(wèi)星有效載荷控制指令編制過程采用消息觸發(fā)機(jī)制，無人工干預(yù)過程。其中，成像衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)引導(dǎo)信息生成需要利用目前較為成熟的信息融合技術(shù)完成。本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明摒棄了以轉(zhuǎn)化目標(biāo)屬性的方法解決海上移動目標(biāo)觀測問題的思路，采用多衛(wèi)星協(xié)同觀測方法，可大大提高海上移動目標(biāo)捕獲概率；2、本發(fā)明具有控制精確、響應(yīng)迅速和自動化程度高的特點(diǎn)，適用于對各類大型艦船或艦船編隊(duì)的遙感觀測；3、本發(fā)明還具有流程簡便易懂，性能穩(wěn)定可靠，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
圖I是本發(fā)明實(shí)施的業(yè)務(wù)流程示意圖。圖2是本發(fā)明中協(xié)同觀測可行性分析流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合圖I和圖2對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，基于衛(wèi)星運(yùn)行控制系統(tǒng)，調(diào)度、控制多顆衛(wèi)星，綜合利用電子信號探測衛(wèi)星探測范圍廣和成像衛(wèi)星信息量豐富的顯著特點(diǎn)，協(xié)同進(jìn)行海洋移動目標(biāo)觀測。該方法原理為統(tǒng)一管理電子信號探測衛(wèi)星和成像衛(wèi)星，根據(jù)電子信號探測結(jié)果分析動目標(biāo)在未來時刻的地理位置，引導(dǎo)成像衛(wèi)星實(shí)施對地觀測，其技術(shù)難點(diǎn)主要在于引導(dǎo)觀測的可行性分析以及自動化的協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度。本發(fā)明包括步驟一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，基于衛(wèi)星運(yùn)行控制系統(tǒng)，調(diào)度、控制多顆衛(wèi)星，綜合利用電子信號探測衛(wèi)星探測范圍廣和成像衛(wèi)星信息量豐富的顯著特點(diǎn)，協(xié)同進(jìn)行 海洋移動目標(biāo)觀測，其特征在于包括以下步驟(I)構(gòu)建星地資源管理模型，對觀測衛(wèi)星及地面站的信息進(jìn)行管理和維護(hù)，對觀測資源參數(shù)和地面站參數(shù)以規(guī)范的格式進(jìn)行管理和維護(hù)，供制定衛(wèi)星對地觀測業(yè)務(wù)規(guī)劃、制定衛(wèi)星對地觀測計(jì)劃、制定衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收計(jì)劃、編制衛(wèi)星有效載荷控制指令及業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)進(jìn)行讀取和處理；(2)構(gòu)建衛(wèi)星軌道計(jì)算模型，對各種觀測衛(wèi)星空間位置、衛(wèi)星星下點(diǎn)、衛(wèi)星精密星歷、測站跟蹤信息和地影信息進(jìn)行計(jì)算；(3)構(gòu)建衛(wèi)星訪問信息計(jì)算模型，計(jì)算各成像衛(wèi)星對指定區(qū)域的訪問信息與成像參數(shù)，根據(jù)影像觀測時間計(jì)算影像區(qū)域中心點(diǎn)；(4)采用電子信號探測衛(wèi)星規(guī)劃算法進(jìn)行電子信號探測業(yè)務(wù)規(guī)劃，獲取海洋移動目標(biāo)電子信號，根據(jù)電子信號分析移動目標(biāo)的移動方向和移動速度，推算目標(biāo)在未來時刻的經(jīng)緯度坐標(biāo)，引導(dǎo)成像衛(wèi)星進(jìn)行觀測；(5)對成像觀測引導(dǎo)業(yè)務(wù)進(jìn)行自動分析，確定協(xié)同觀測的可行性，如不具備協(xié)同觀測條件則結(jié)束本次協(xié)同觀測業(yè)務(wù)；如具備協(xié)同觀測條件則轉(zhuǎn)至步驟(6)(6)采用多衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)動態(tài)規(guī)劃算法自動響應(yīng)成像觀測引導(dǎo)業(yè)務(wù)，快速調(diào)整成像觀測衛(wèi)星的觀測業(yè)務(wù)和地面數(shù)據(jù)接收站的接收業(yè)務(wù)規(guī)劃方案；(7)采用全自動處理機(jī)制即時制定成像衛(wèi)星有效載荷控制計(jì)劃和數(shù)據(jù)接收計(jì)劃；(8)自動取消與協(xié)同觀測業(yè)務(wù)沖突的衛(wèi)星有效載荷控制指令和地面站數(shù)據(jù)接收計(jì)劃；(9)應(yīng)用消息觸發(fā)機(jī)制實(shí)時編制成像衛(wèi)星有效載荷控制指令，并自動完成指令的入庫管理與發(fā)控；(10)結(jié)合最新生成的數(shù)據(jù)接收計(jì)劃協(xié)調(diào)調(diào)度地面站完成數(shù)據(jù)接收業(yè)務(wù)及后續(xù)的數(shù)據(jù)回傳、預(yù)處理流程。其中步驟(5)的協(xié)同觀測可行性分析結(jié)合了成像衛(wèi)星引導(dǎo)信息、成像衛(wèi)星軌道信息和成像衛(wèi)星對地觀測信息，包括以下步驟(501)判斷是否存在對指定目標(biāo)區(qū)域的觀測窗口，如不存在觀測窗口則返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程，如存在觀測窗口則轉(zhuǎn)至步驟(502)；(502)判斷是否存在對指定目標(biāo)區(qū)域的空閑觀測時段，如不存在空閑觀測時段則轉(zhuǎn)至步驟(503)，如存在空閑觀測時段則轉(zhuǎn)至步驟(504)；(503)進(jìn)行成像業(yè)務(wù)優(yōu)先級決策，如果成像引導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)先則轉(zhuǎn)至步驟(504)，否則返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；(504)判斷是否存在可用測控時段，如存在可用測控時段則轉(zhuǎn)入步驟(505)，否則返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；(505)判斷是否存在可用的接收時段，如存在可用的接收時段則轉(zhuǎn)入步驟(506)，否則返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；(506)判斷是否有空閑的接收時段，如有空閑接收時段則返回具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程，否則轉(zhuǎn)入步驟(507)；(507)進(jìn)行接收業(yè)務(wù)優(yōu)先級決策，如果成像引導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)先則返回具備協(xié)同觀測條 件，否則返回不具備協(xié)同觀測條件，協(xié)同觀測可行性分析過程結(jié)束。其中，成像衛(wèi)星有效載荷控制指令編制過程采用消息觸發(fā)機(jī)制，無人工干預(yù)過程；步驟(4)中的成像衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)引導(dǎo)信息生成需要利用目前較為成熟的信息融合技術(shù)完成。
權(quán)利要求
1.一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，基于衛(wèi)星運(yùn)行控制系統(tǒng)，調(diào)度、控制多顆衛(wèi)星聯(lián)合進(jìn)行海洋移動目標(biāo)觀測，其特征在于包括以下步驟 (1)構(gòu)建星地資源管理模型，對觀測衛(wèi)星及地面站的信息進(jìn)行管理和維護(hù)，對觀測資源參數(shù)和地面站參數(shù)以規(guī)范的格式進(jìn)行管理和維護(hù)，供觀測規(guī)劃、計(jì)劃制定、指令編制及業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)進(jìn)行讀取和處理； (2)構(gòu)建衛(wèi)星軌道計(jì)算模型，對各種觀測衛(wèi)星空間位置、衛(wèi)星星下點(diǎn)、衛(wèi)星精密星歷、測站跟蹤信息和地影信息進(jìn)行計(jì)算； (3)構(gòu)建衛(wèi)星訪問信息計(jì)算模型，計(jì)算各成像衛(wèi)星對指定區(qū)域的訪問信息與成像參數(shù)，根據(jù)影像觀測時間計(jì)算影像區(qū)域中心點(diǎn)； (4)采用電子信號探測衛(wèi)星規(guī)劃算法進(jìn)行電子信號探測業(yè)務(wù)規(guī)劃，獲取海洋移動目標(biāo)的電子信號，根據(jù)電子信號分析移動目標(biāo)的移動方向和移動速度，推算移動目標(biāo)在未來時刻的經(jīng)緯度坐標(biāo)，引導(dǎo)成像衛(wèi)星進(jìn)行觀測； (5)對成像觀測引導(dǎo)業(yè)務(wù)進(jìn)行自動分析，確定協(xié)同觀測的可行性；如不具備協(xié)同觀測條件，則結(jié)束本次協(xié)同觀測業(yè)務(wù)；如具備協(xié)同觀測條件，則轉(zhuǎn)至步驟(6)； (6)采用多衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)動態(tài)規(guī)劃算法自動響應(yīng)成像觀測引導(dǎo)業(yè)務(wù)，快速調(diào)整成像觀測衛(wèi)星的觀測業(yè)務(wù)和地面數(shù)據(jù)接收站的接收業(yè)務(wù)規(guī)劃方案； (7)采用全自動處理機(jī)制即時制定成像衛(wèi)星有效載荷控制計(jì)劃和數(shù)據(jù)接收計(jì)劃； (8)自動取消與協(xié)同觀測業(yè)務(wù)沖突的衛(wèi)星有效載荷控制指令和地面站數(shù)據(jù)接收計(jì)劃； (9)應(yīng)用消息觸發(fā)機(jī)制實(shí)時編制成像衛(wèi)星有效載荷控制指令，并自動完成指令的入庫管理與發(fā)控； (10)結(jié)合步驟(7)制定的數(shù)據(jù)接收計(jì)劃協(xié)調(diào)調(diào)度地面站完成數(shù)據(jù)接收業(yè)務(wù)及后續(xù)的數(shù)據(jù)回傳、預(yù)處理流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，其特征在于步驟(5)中的協(xié)同觀測可行性分析結(jié)合成像衛(wèi)星引導(dǎo)信息、成像衛(wèi)星軌道信息和成像衛(wèi)星對地觀測信息進(jìn)行，包括以下步驟 (501)判斷是否存在對指定目標(biāo)區(qū)域的觀測窗口；如不存在觀測窗口，則返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；如存在觀測窗口，則轉(zhuǎn)至步驟(502)； (502)判斷是否存在對指定目標(biāo)區(qū)域的空閑觀測時段；如不存在空閑觀測時段，則轉(zhuǎn)至步驟(503);如存在空閑觀測時段，則轉(zhuǎn)至步驟(504)； (503)進(jìn)行成像業(yè)務(wù)優(yōu)先級決策，如果成像引導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)先，則轉(zhuǎn)至步驟(504);否則，返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程； (504)判斷是否存在可用測控時段，如存在可用測控時段，則轉(zhuǎn)入步驟(505);否則，返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程； (505)判斷是否存在可用的接收時段，如存在可用的接收時段，則轉(zhuǎn)入步驟(506);否貝U，返回不具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程； (506)判斷是否有空閑的接收時段，如有空閑接收時段，則返回具備協(xié)同觀測條件并結(jié)束協(xié)同觀測可行性分析過程；否則，轉(zhuǎn)入步驟(507)； (507)進(jìn)行接收業(yè)務(wù)優(yōu)先級決策，如果成像引導(dǎo)業(yè)務(wù)優(yōu)先，則返回具備協(xié)同觀測條件；否則，返回不具備協(xié)同觀測條件，協(xié)同觀測可行性分析過程結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，其特征在于步驟(9)中成像衛(wèi)星有效載荷控制指令編制過程采用消息觸發(fā)機(jī)制，無人工干預(yù)過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多衛(wèi)星協(xié)同觀測業(yè)務(wù)調(diào)度方法，它涉及衛(wèi)星運(yùn)行控制領(lǐng)域中的衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)規(guī)劃與調(diào)度技術(shù)，該方法基于衛(wèi)星運(yùn)行控制系統(tǒng)，構(gòu)建星地資源管理模型、衛(wèi)星軌道計(jì)算模型和衛(wèi)星訪問信息計(jì)算模型，采用多衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)動態(tài)規(guī)劃算法快速動態(tài)調(diào)整衛(wèi)星觀測業(yè)務(wù)，采用全自動處理機(jī)制即時制定衛(wèi)星載荷控制計(jì)劃及數(shù)據(jù)接收計(jì)劃，采用衛(wèi)星有效載荷控制指令編制業(yè)務(wù)觸發(fā)機(jī)制實(shí)時編制衛(wèi)星有效載荷控制指令，調(diào)度電子信號探測衛(wèi)星和成像觀測衛(wèi)星完成協(xié)同觀測業(yè)務(wù)。本發(fā)明具有響應(yīng)速度快、計(jì)算方法準(zhǔn)和自動化程度高等顯著特點(diǎn)，特別適用于海洋動目標(biāo)多衛(wèi)星協(xié)同觀測領(lǐng)域。
文檔編號H04B7/185GK102780523SQ20121026633
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者劉曉麗, 張學(xué)慶, 王士成, 馬萬權(quán) 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所