單成像衛(wèi)星的需求分析與融合技術(shù)研究.pdf

1、成像衛(wèi)星服務(wù)機(jī)構(gòu)為大量的用戶提供衛(wèi)星成像服務(wù)。因?yàn)椴煌挠脩糁g在提出觀測需求時(shí)沒有進(jìn)行相互的溝通和聯(lián)系，所以不同用戶之間可能存在對(duì)同一地區(qū)提出相同或者相似的衛(wèi)星觀測需求。當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，成像衛(wèi)星完成其中一個(gè)觀測需求的任務(wù)時(shí)，同時(shí)也能完成或者部分完成某些其他的觀測需求，我們認(rèn)為這些觀測需求之間存在冗余關(guān)系。隨著用戶數(shù)量和需求數(shù)量的增加，需求之間存在冗余關(guān)系的概率和數(shù)量都將會(huì)隨之增加。如果不對(duì)存在冗余關(guān)系的需求進(jìn)行處理，成像衛(wèi)星將會(huì)對(duì)某

2、些地區(qū)重復(fù)觀測，造成衛(wèi)星資源浪費(fèi)。成像衛(wèi)星的需求融合技術(shù)研究是將日益增長和龐大的衛(wèi)星觀測需求通過融合相同或者相似的觀測需求，消除需求之間的冗余關(guān)系，減小需求數(shù)量的規(guī)模，從而降低衛(wèi)星規(guī)劃的難度，提高了衛(wèi)星的利用率和用戶總體滿足度。
　　在模型研究方面：本文首先建立了觀測需求描述模型和成像衛(wèi)星的觀測能力模型。通過分析用戶提出需求的共同特性和要素，給出了需求的描述的規(guī)范，將需求分為區(qū)域目標(biāo)觀測需求和點(diǎn)目標(biāo)觀測需求。通過對(duì)衛(wèi)星的功能結(jié)構(gòu)和

3、資源進(jìn)行分析，抽象出成像衛(wèi)星的共同特點(diǎn)和能力，建立一個(gè)對(duì)任意成像衛(wèi)星的表達(dá)模式，從而建立成像衛(wèi)星對(duì)地觀測的能力模型。
　　區(qū)域目標(biāo)觀測需求融合研究的方法：通過研究區(qū)域目標(biāo)觀測需求之間的冗余性問題，引入了冗余性強(qiáng)度的概念。本文將區(qū)域目標(biāo)觀測需求的冗余性分解為：空域冗余性強(qiáng)度和時(shí)域冗余性強(qiáng)度，建立了冗余性強(qiáng)度矩陣，采用矩陣的層次融合分析法對(duì)冗余性強(qiáng)度矩陣進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出可融合的區(qū)域目標(biāo)觀測需求并進(jìn)行融合。最后通過仿真驗(yàn)證區(qū)域目標(biāo)需求融

4、合方法，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明區(qū)域目標(biāo)需求融合方法能夠有效的降低需求的規(guī)模和節(jié)約衛(wèi)星的資源。
　　點(diǎn)目標(biāo)觀測需求融合研究方法：通過分析成像衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃，發(fā)現(xiàn)大部分成像衛(wèi)星每一次只觀察一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)。如果在點(diǎn)目標(biāo)比較集中的情況下，會(huì)因?yàn)辄c(diǎn)目標(biāo)之間的時(shí)間窗口沖突或者轉(zhuǎn)換時(shí)間不夠?qū)е鲁上裥l(wèi)星只能夠完成很少的點(diǎn)目標(biāo)觀測需求。針對(duì)該問題本文提出了點(diǎn)目標(biāo)合成觀測的方法。根據(jù)成像衛(wèi)星遙感器的側(cè)擺和視場角，調(diào)整成像衛(wèi)星遙感器的觀測角度，將多個(gè)點(diǎn)目標(biāo)同時(shí)納

5、入成像衛(wèi)星的觀測范圍。本文建立點(diǎn)目標(biāo)融合的條件約束模型，采用了遺傳算法對(duì)問題進(jìn)行了計(jì)算。并且通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)合成觀測方法進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明合成觀測能夠使得成像衛(wèi)星完成更多的點(diǎn)目標(biāo)觀測需求，顯著的提高了衛(wèi)星的資源的利用率和總體用戶的完成率。
　　在成像衛(wèi)星的觀測能力不能夠滿足需求的背景下，通過對(duì)觀測需求的分析和融合研究，可以顯著的減小需求的數(shù)量規(guī)模，為成像衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃降低難度，可以提高成像衛(wèi)星的資源利用率，完成更多的對(duì)地觀測需求。