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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：本发明公开一种多星同时段同区域观测任务规划方法，步骤一：获取观测任务需求和卫星信息；步骤二：确定观测任务目标区域相对于成员卫星的可见时间窗口和起止星下点经纬度，对可见时间窗口进行筛选，得到观测时间段；步骤三：在观测任务目标区域内选定任意中心点并发射射线将观测任务目标区域分割，采用差分进化算法和匈牙利算法对观测任务目标区域进行区域分割优化和观测任务分配优化，获得区域分解及任务分配结果；步骤四：根据区域分解及任务分配结果，指定分配单星进行区域任务规划。本发明实现多颗卫星针对同一适中区域目标进行同时段成像，减少卫星区域观测时间，提高卫星系统成像效果，实现多星协同的同区域同时段观测任务规划。

主权项：1.一种多星同时段同区域观测任务规划方法，其特征在于，包括：步骤一：获取观测任务需求和卫星信息；步骤二：确定观测任务目标区域相对于卫星组中成员卫星的可见时间窗口和起止星下点经纬度，对可见时间窗口进行筛选，得到卫星组成员卫星的时间窗口[T1,T2…TS]，其中Ta表示第a颗卫星时间窗口中筛选出的观测时间窗口，a＝1,2,…,S，S表示卫星组包括S颗卫星，T1,T2…TS的重叠区作为观测任务规划的观测时间段；对可见时间窗口进行筛选具体为：任务需求时间段为ts～te，给定时间窗口长度值tmin，遍历卫星组成员卫星的时间窗口，筛选出长度大于tmin的时间窗口，然后从中筛选出全部成员卫星时间窗口重叠区，然后在全部重叠区中选出最长重叠区，然后得到其对应的一组时间窗口[T1,T2…TS]，其中Ta表示第a颗卫星时间窗口中筛选出的观测时间窗口，a＝1,2,…,S，S表示卫星组包括S颗卫星；步骤三：根据步骤一获得的观测任务目标区域信息和卫星信息和步骤二获得的观测时间段，在观测任务目标区域内选定任意一点作为中心点并从中心点发射射线将观测任务目标区域划分为S个区域，采用差分进化算法和匈牙利算法对观测任务目标区域进行区域分割优化和观测任务分配优化，获得最终的区域分解及任务分配结果；步骤3.1：设定目标函数：根据卫星任务需求确定优化目标函数：f＝α·Φ+1-α·T其中，Φ表示卫星组成员卫星姿态总变化，T表示卫星组成员卫星成像过程中的需要的总时间，α表示适应度函数比重；步骤3.2：设定致死因子作为约束条件；步骤3.3：种群初始化：设定差分进化迭代次数和种群规模，差分进化个体表示为xi＝[Longi,Lati,Thetai1,Thetai2,…,ThetaiS]，其中i＝1,2,…n，Longi,Lati代表第i个差分进化个体对应中心点A的经纬度坐标，[Thetai1,Thetai2,…,ThetaiS]代表第i个差分进化个体对应射线形成的角度集合，夹角为相邻射线依次构成的夹角，初始化种群代数G＝0，初始种群中第i个个体的第j个参数按照如下公式产生，得到初始种群： 其中，i,j表示第i个体中的第j个参数，rand0,1表示[0,1]间的随机小数，和分别表示种群个体取值的最大和最小边界值；n表示种群个体的数量；D表示解的维数，在初始种群过程中如产生超出约束条件的个体则舍去后重新生成；步骤3.4：根据优化目标函数计算种群个体适应度值：对当代种群中每个个体对应的区域分配方案按照匈牙利算法进行观测任务分配，然后计算每组分配方案适应度值；步骤3.5：判断是否达到最大迭代次数，若达到，则结束迭代，当前种群个体适应度值最大值对应种群个体作为最优结果，根据差分进化最优结果得到最终的区域分解及任务分配结果；否则执行步骤3.6；步骤3.6：差分进化迭代：对当前代种群进行变异、交叉和选择三步操作；变异操作具体为：根据DErand1变异策略将当前种群的目标向量XiG进行变异，得到突变向量HiG：HiG＝Xp1G+F*Xp2G-Xp3G其中，HiG是一个中间向量，Xp1G,Xp2G,Xp3G是第G代种群中除第i个个体外的三个不相同个体，F是缩放因子，用于控制差分向量的影响力；交叉操作具体为：将每一对目标向量XiG和其相应的变异向量HiG进行二项交叉操作产生试验向量ViG： 式中，交叉常数CR∈[0,1]为自定义常数，控制从变异向量ViG拷贝比例，如果新产生的试验向量ViG中的值存在超过设定的上下边界，那么将其均匀随机地在限定的边界内进行初始化；选择操作，生成第G+1代的种群个体具体为：根据贪心策略，适应度函数的值从第G次迭代中每个个体的试验向量ViG和原向量XiG中选择出适应度更高的作为下一代，定义如下： 步骤3.7：以G+1代作为当前代种群，并返回步骤3.4；步骤四：根据步骤三得到的区域分解及任务分配结果，指定分配单星进行区域任务规划，得到任务规划方案。

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