面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法及系统
阅读说明：本技术 面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法及系统 (Task-driven-oriented dynamic emergency method and system for remote sensing satellite ) 是由 许宇栋 王鹏 张蔚 马航 周敬博 刘先锋 尹嘉昭 王剑锋 石乾乾 姚海贝 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法及系统。该方法包括：受理应急任务a；查找与任务a有冲突的卫星载荷开机时段；假定星上最后一个载荷动作的关机时刻为T-(e),判定重规划时间区间[T-(s),T-(e)]；重新规划[T-(s),T-(e)]区间内的卫星动作序列；根据应急任务性质,选取与应用场景相匹配的任务规划策略；根据任务规划策略生成重规划方案；以重规划方案中指令删除时刻T-(c)为时间后限,申请应急测控弧段；根据重规划方案,生成新的数传接收计划,取消T-(c)时刻以后的数传计划,审批新的数传接收计划；根据重规划方案,生成含指令删除动作的载荷控制指令,并完成发控；由遥测数据判断应急指令上注与执行情况,更新地面系统所维护的卫星有效载荷开关机时间序列表。本发明提供的面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法及系统能够自动化完成从应急需求受理到载荷控制指令生成的全流程。(The invention provides a task-driven-oriented dynamic emergency method and system for a remote sensing satellite. The method comprises the following steps: accepting an emergency task a; searching a satellite load starting time period which conflicts with the task a; the shutdown time of the last load action on the satellite is assumed to be T e And determining a rescheduled time interval [ T ] s ，T e ](ii) a Replanning [ T ] s ，T e ]A sequence of satellite actions within the interval; selecting a task planning strategy matched with the application scene according to the emergency task property; generating a re-planning scheme according to the task planning strategy; deleting time T by using instruction in re-planning scheme c Applying for an emergency measurement and control arc section for time rear limit; generating a new data transmission receiving plan according to the re-planning scheme, and canceling T c Data transmission plan after time, examine and approve new data transmission receiving meterScribing; generating a load control instruction containing an instruction deleting action according to the re-planning scheme, and finishing issuing control; and judging the injection and execution conditions of the emergency command by the telemetering data, and updating a satellite effective load on-off time sequence table maintained by the ground system. The task-driven-oriented dynamic emergency method and system for the remote sensing satellite can automatically complete the whole process from emergency demand acceptance to load control instruction generation.)
技术领域
本发明涉及遥感卫星技术领域，特别是涉及一种面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法及系统。
背景技术
随着卫星技术的不断进步以及用户对遥感数据需求的不断增多，对地观测卫星业已成为获取高时效性信息的重要平台。卫星任务规划是指在一定的时间周期内，根据用户提交的观测需求和星地资源状态，确定卫星观测和数据传输方案，生成卫星载荷控制指令，完成卫星操控。
在规划方案执行过程中，可能由于突发情况，如新受理有完成时限要求的观测需求或者执行紧急搜索任务，需要对已形成的方案进行调整。一般而言，卫星应急任务规划可以分为两种情形：一种是观测方案对应的载荷控制指令尚未上注到卫星；另一种则是在需要应急观测的时段，卫星已有载荷动作。前者只需对已有观测方案做出调整，无需考虑星上已安排载荷动作的执行问题；后者不仅需要对已有观测方案进行重规划，还需要更新星上已安排载荷动作，除考虑的约束更加复杂外，还应在较短时间内完成应急指令生成。
目前针对星上已安排任务的应急调整，需要操作人员借助专业辅助软件，在统筹考虑星上状态、载荷使用约束等因素后，制定相应型号卫星的应急规划方案，编制载荷控制指令，完成指令发控和数传计划调整。
现有运控模式是按照时间周期(一般为24小时)制定不同批次的任务规划方案，若在应急调整时出现跨批次调整的情况，需要人工判断星上状态，根据星上现有载荷控制指令序列设定应急调整的时间区间。
现有应急任务规划存在的弊端主要存在于以下三个方面：
1.自动化程度不高，需人工干预，导致从应急需求受理到载荷控制指令生成的全流程响应耗时较长，且调整成功与否依赖于操作员的经验与熟练度；
2.当前运控系统中，应急调整相关软件模块与型号卫星耦合度高，不同型号对应不同的软件模块，开发工作量大，重用性不高；
3.地面系统以规划方案生成结果作为应急调整的依据，不同的规划区间对应不同的规划批次，对于需要跨批次调整的情况不能精准设定重规划区间，需要人工判断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法及系统，能够自动化完成从应急需求受理到载荷控制指令生成的全流程。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法，所述方法包括：受理应急任务a；查找与任务a有冲突的卫星载荷开机时段；假定星上最后一个载荷动作的关机时刻为Te，判定重规划时间区间[Ts，Te]；重新规划[Ts，Te]区间内的卫星动作序列；根据应急任务性质，选取与应用场景相匹配的任务规划策略；根据任务规划策略生成重规划方案；以重规划方案中指令删除时刻Tc为时间后限，申请应急测控弧段；根据重规划方案，生成新的数传接收计划，取消Tc时刻以后的数传计划，审批新的数传接收计划；根据重规划方案，生成含指令删除动作的载荷控制指令，并完成发控；由遥测数据判断应急指令上注与执行情况，更新地面系统所维护的卫星有效载荷开关机时间序列表。
在一些实施方式中，卫星执行任务a的载荷开机时刻为Ta1，载荷关机时刻设为Ta2。
在一些实施方式中，受理应急任务a，包括：若有多个应急任务，则将最早执行任务的载荷开机时刻设为Ta1，载荷关机时刻设为Ta2。
在一些实施方式中，卫星载荷开机时段包括：相机、数传的分系统的开机时段。
在一些实施方式中，开机时段b与任务a有冲突。
在一些实施方式中，a与b冲突的判断原则为：b对应的时段为[Tb1,Tb2]，当且仅当[Ta1,Ta2]∩[Tb1,Tb2]≠φ时，认定a与b冲突。
在一些实施方式中，任务规划策略包括：时效性优先、成像质量优先或者目标数量优先。
在一些实施方式中，Ts取值为：若存在开机时段b与任务a冲突，Ts取Ta1与Tb1中时间上的靠前者；若不存在与任务a冲突的开机时段，则Ts＝Ta1。
在一些实施方式中，Tc的取值为：假定重规划方案中首动作的载荷开机时刻为T0，删除指令执行时间为t，则Tc＝T0-t。
此外，本发明还提供了一种面向任务驱动的遥感卫星动态应急系统，所述系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据前文所述的面向任务驱动的遥感卫星动态应急方法。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
1.方案所设计流程由应急需求受理触发，自行完成应急规划和指令生成，期间无需人员干预，从而缩短运行耗时，同时有效避免人员参与引发的误操作风险；
2.系统由应急需求受理与分析、敏捷卫星重规划、数传与测控资源管理和指令发控与遥测监视四个模块组成，通过采用模块化设计方法降低系统开发与工程实现的复杂度，功能模块间通过上下游调用完成应急流程，在出现故障时能够迅速定位问题，具有较强的鲁棒性。后两个模块具有通用性，除应急需求外也能够应用于常规需求保障；
3.系统根据实时遥测数据更新卫星载荷动作序列表，实现星地状态同步，进而完成卫星载荷控制闭环，使得载荷序列调整更为精准，应急规划以卫星载荷动作序列表为依据，不受规划批次和区间的限制，增强应急调整的灵活度。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与
具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
图1是方法的流程时序图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
系统流程包含以下10个步骤：
1.受理应急任务a，假定卫星执行任务a的载荷开机时刻为Ta1，载荷关机时刻设为Ta2。若有多个应急任务，则将最早执行任务(假定为a)的载荷开机时刻设为Ta1，载荷关机时刻设为Ta2。
2.查找与任务a有冲突的卫星载荷开机时段，包括相机、数传等分系统的开机，假定开机时段b与任务a有冲突。
3.假定星上最后一个载荷动作的关机时刻为Te，判定重规划时间区间[Ts，Te]。
4.重新规划[Ts，Te]区间内的卫星动作序列。
5.根据应急任务性质，选取时效性优先、成像质量优先或者目标数量优先等与应用场景相匹配的任务规划策略。
6.生成重规划方案。
7.以重规划方案中指令删除时刻Tc为时间后墙，申请应急测控弧段。
8.根据重规划方案，生成新的数传接收计划，取消Tc时刻以后有调整的数传计划，审批新生成计划。
9.根据重规划方案，生成含指令删除动作的载荷控制指令，并完成发控。
10.由遥测数据判断应急指令上注与执行情况，更新地面系统所维护的卫星有效载荷开关机时间序列表。
a与b冲突的判断原则为：
b对应的时段为[Tb1,Tb2]，当且仅当[Ta1,Ta2]∩[Tb1,Tb2]≠φ时，认定a与b冲突。
Ts取值为：若存在开机时段b与任务a冲突，Ts取Ta1与Tb1时间较前者；若不存在与任务a冲突的开机时段，则Ts＝Ta1。
Tc的取值为：假定重规划方案中首动作的载荷开机时刻为T0，删除指令执行时间为t，则Tc＝T0-t。
以下说明用于实现算法和执行方法的客户端、服务器和基于云的处理系统资源的示例性处理电路。分布式处理系统可以包括电路的多个实例，所述电路可以用于实现任一处理电路，以执行图1中所示的流程图所表示的算法。在各个实施例中不需要使用所有组件。例如，分布式处理系统的客户端、服务器和网络资源中的每一个可以使用不同的组件集合，在图形数据库服务器的情况下，例如可以使用更大的存储设备。
以计算机形式存在的一个示例性处理系统可以包括处理单元、存储器、可移动存储设备和不可移动存储设备，均耦合到总线。处理单元可以包括一个或多个单核或多核处理设备。尽管示例性处理系统被描述为计算机，但是处理系统在不同实施例中可以具有表现为不同的形式。例如，用户设备的处理系统还可以是笔记本电脑、平板电脑或包括与元件相同或相似的元件的另一处理设备。笔记本电脑、平板电脑等设备可以统称为移动设备或用户设备。此外，尽管各种数据存储元件被描述为计算机的一部分，但存储设备可以或替代地包括可以通过网络(例如局域网(local area network，LAN)、个人局域网(personalarea network，PAN)、广域网(wide area network，WAN)如互联网)访问的网络连接(例如，基于云的)存储设备，或本地基于服务器的存储设备。
存储器可以包括易失性存储器和非易失性存储器。计算机可以包括或可以访问包括各种计算机可读介质(例如易失性存储器、非易失性存储器、可移动存储设备及不可以动存储设备)的处理环境。计算机存储器包括随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmableread-only memory，EPROM)和电可擦除可编程只读存储器(electrically erasableprogrammable read-only memory，EEPROM)、闪存或其他存储技术、光盘只读存储器(compact disc read-only memory，CDROM)、数字通用磁盘(digital versatiledisk，DVD)或其它光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备，或能够存储计算机可读指令的任何其它介质。
计算机可以包括或可以访问包括输入接口、输出接口和通信连接或接口的处理环境，其中，输入接口、输出接口和通信连接或接口连接到总线。输出接口可以包括显示设备，例如触摸屏或计算机显示器，输出接口也可以作为耦合到输入接口的输入设备。输入接口可以包括触摸屏、触控板、鼠标、键盘、相机、一个或多个设备特定按钮、集成在计算机内或经由有线或无线数据连接耦合到计算机的一个或多个传感器、其他输入设备等设备中的一个或多个。计算机可以在网络环境中运行，通过通信连接连接到一个或多个远程计算机，例如大型机、服务器和/或数据库服务器，这些远程计算机可用于实现网络连接服务。用户设备可以包括个人计算机(personal computer，PC)、服务器、路由器、网络PC、对端设备或其他普通网络节点等。所述通信连接可以包括局域网(local area network，LAN)、广域网(wide area network，WAN)、蜂窝网络、Wi-Fi网络、蓝牙网络、互联网或其它网络。
存储在计算机可读介质中的计算机可读指令可由计算机的处理单元执行。硬盘驱动器CD-ROM和RAM是包括非瞬时性计算机可读介质(例如磁存储介质、光存储介质、闪存介质和固态存储介质)的物品的一些示例。由于载波过于短暂，因此属于“计算机可读介质”和“存储设备”不包括载波。例如，可以通过一个或多个应用程序使得处理单元执行本文描述的一个或多个方法或算法。
应理解，软件可以安装在用户设备和/或网络连接服务的一个或多个处理器中并与它们一起销售。或者，可以通过物理介质或分布式系统例如从软件创作者拥有的服务器或从非软件创作者拥有但被软件创作者实用的服务器获得软件，并将软件加载到用户设备和/或网络连接服务中。例如，软件可以存储在服务器上，以便通过互联网分配。
本文描述的功能或算法可以在实施例中通过软件实现。软件可以包括存储在计算机可读介质或计算机可读存储设备例如一个或多个物理存储设备或其它类型的基于硬件的存储设备，本地或网络上的计算机可执行指令。此外，这些功能对应于模块，这些模块可以是软件、硬件、固件或其它任意组合。多个功能可以根据需要在一个或多个模块中执行，所描述的实施例仅仅是示例性的。该软件可以在处理系统例如数字信号处理器、专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)、微处理器、大型处理器或运行在计算机系统(例如个人计算机服务器或其他处理系统)上的其它类型的处理器上执行，从而将此类处理系统变为具体编程的机器。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
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