編隊(duì)飛行成像衛(wèi)星的自主任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)成像衛(wèi)星技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶對(duì)衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)的準(zhǔn)確性、快速性也提出了越來(lái)越高的要求。應(yīng)用編隊(duì)飛行技術(shù)，使多顆成像衛(wèi)星互相配合，協(xié)同執(zhí)行對(duì)地觀測(cè)任務(wù)，成為一個(gè)重要趨勢(shì)。傳統(tǒng)方式下，多星編隊(duì)的觀測(cè)任務(wù)序列由地面規(guī)劃中心提前解算，然后上傳給每顆衛(wèi)星執(zhí)行。為了實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星對(duì)實(shí)時(shí)成像任務(wù)的快速響應(yīng)，不依賴于地面系統(tǒng)、由在軌的多星編隊(duì)對(duì)多個(gè)成像目標(biāo)進(jìn)行快速分配的自主任務(wù)規(guī)劃技術(shù)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本文針對(duì)面向熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)多個(gè)地面目標(biāo)的多顆

2、成像衛(wèi)星自主任務(wù)規(guī)劃問題進(jìn)行了研究，首先提出了帶J2攝動(dòng)項(xiàng)的軌道遞推算法以及基于封閉圖形的衛(wèi)星可成像范圍初步判斷方法，以此對(duì)衛(wèi)星和目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理。
　　然后針對(duì)每顆衛(wèi)星，通過計(jì)算成像過程涉及的各類約束，篩選出在其成像序列為空的情況下，該衛(wèi)星有能力觀測(cè)的地面目標(biāo)的集合。在此數(shù)據(jù)集合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行自主任務(wù)規(guī)劃算法的設(shè)計(jì)。
　　首先針對(duì)單顆成像衛(wèi)星，設(shè)計(jì)基于目標(biāo)優(yōu)先級(jí)的分層無(wú)擇優(yōu)任務(wù)規(guī)劃算法，即將指定熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)地面目標(biāo)按重要

3、程度劃分為重要、次級(jí)和一般三個(gè)層次，提出以“目標(biāo)傳入—約束判斷—調(diào)整任務(wù)序列”為過程的任務(wù)篩選過程。依次對(duì)重要、次級(jí)、一般目標(biāo)進(jìn)行任務(wù)分配，逐層篩選出能夠加入衛(wèi)星觀測(cè)序列的目標(biāo)。由于不同的目標(biāo)傳入順序會(huì)形成不同的觀測(cè)序列，基于此提出單星分層擇優(yōu)任務(wù)規(guī)劃算法：在每一層任務(wù)分配時(shí)，將同等目標(biāo)以多種順序傳入，逐層篩選出使當(dāng)前成像收益最大的當(dāng)前觀測(cè)序列，在前一層觀測(cè)序列的基礎(chǔ)上進(jìn)行下一層任務(wù)的傳入和判斷，最終形成一種或多種使成像收益最大的方案。

4、
　　將單星分層任務(wù)規(guī)劃算法拓展到多星編隊(duì)的情況，提出基于目標(biāo)等級(jí)與成像偏好，以任務(wù)篩選為核心的多星分層無(wú)擇優(yōu)算法。在每一層任務(wù)規(guī)劃中，將按成像偏好分組后的目標(biāo)，依次傳入其第一成像偏好衛(wèi)星組的每顆衛(wèi)星進(jìn)行任務(wù)分配，未加入該組某衛(wèi)星觀測(cè)序列的目標(biāo)，傳入下一組衛(wèi)星，直至加入某顆衛(wèi)星的觀測(cè)序列，或所有衛(wèi)星完成對(duì)該組目標(biāo)的傳入判斷。多星分層擇優(yōu)任務(wù)規(guī)劃算法，仍是在任務(wù)分配過程中引入目標(biāo)的多種排列順序，逐組、逐層地給出使當(dāng)前成像收益最大的方