1.一种多星多轨成像任务规划方法,其特征在于,包括:步骤1、构建成像任务规划框架,包括依次连接的底图层、降维层及规划层;步骤2、在底图层中将全球陆海区域网格化,将目标的经纬度映射至网格,将网格的优先级转化为热力值后,进行热力传播并更新网格的权重,通过聚类计算合并网格,依据合并结果及任务信息生成任务集;步骤3、构建成像任务规划模型;所述成像任务规划模型包括假设,假设具体包括:假设1、所有卫星均为敏捷卫星;假设2、各种资源充足,不会影响卫星正常运行及调度;假设3、卫星载荷的电量、固存由任务本身决定,不考虑资源的不确定性;假设4、卫星的时延忽略不计;假设5、不考虑天气和/或云层遮挡;所述成像任务规划模型还包括决策变量,决策变量 为0-1整数变量,其含义为对于任务集T中的第m个任务 ,在其成像机会集 中选择第n个机会 被执行则值为1,否则值为0,其公式为: ;所述成像任务规划模型还包括约束,约束具体包括:约束1、资源可用性约束,其公式为: ;约束2、资源有限性约束,包括转换时间约束及能源约束;约束3、逻辑合理性约束,包括单次执行约束及执行时序约束:所述单次执行约束,表示每个任务只能被执行一次;所述执行时序约束,表示对于任何一个任务,其执行机会的开始时间必须在其所属时间窗口的开始时间之后,其执行机会的结束时间必须在其所属时间窗口的结束时间之前;所述转换时间约束,其公式为:其中, 表示任务 的第 个成像机会的成像开始时间, 表示任务 的第 个成像机会的成像结束时间, 表示任务 的第 个成像机会所属时间窗口的所属轨道, 表示任务 的第 个成像机会的成像开始时间, 表示任务 的第 个成像机会的成像结束时间, 表示任务 的第 个成像机会所属时间窗口的所属轨道, 表示最小转换时间;所述能源约束,其公式为:其中, 表示第 颗卫星的第 条轨道的轨道开始时间, 表示第 颗卫星的第 条轨道的轨道结束时间, 表示卫星集, 表示第 颗卫星的轨道, 表示第 颗卫星的时长限制;步骤4、基于成像任务规划模型,在降维层中将卫星分为若干星组,依据任务集中各任务在不同星组中的得分进行分配;在规划层中为每个星组创建线程,进行多线程寻优规划并执行规划,汇总各线程执行结果,重组任务迭代进行寻优规划,当达到终止条件时,输出当前任务规划方案。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2包括:步骤21、在底图层中将全球陆海区域图进行网格化,依据卫星宽幅与目标尺寸范围确定网格粒度,并采用唯一编号对各个网格进行标识;步骤22、接收外部输入及内部反馈的目标及其任务信息,将离散目标的经纬度映射至标识后的网格,根据任务的优先级,更新网格的优先级;步骤23、根据各网格内的目标状态,将优先级转化为热力值,在全球陆海区域内进行热力传播和权重自适应更新;步骤24、对所有网格的权重进行标准化处理;步骤25、通过聚类计算,依据优先级及欧式距离,对网格进行合并,依据合并结果,结合相关目标的任务信息生成任务集。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4包括:步骤41、对任务按照时间顺序进行排序,基于紧前安排原则,依次为任务分配具有最早成像机会且满足约束的卫星资源,构造可行的成像任务规划初始解;步骤42、在降维层中,依据卫星的轨道与位置信息将卫星进行编组,然后计算各个任务在不同星组中的得分,再将任务依次分配至得分最高的星组,将资源集中不属于所属星组的成像机会剔除;步骤43、在规划层中,为每个星组配置线程,每个线程通过寻优算法进行并行寻优规划,得到各线程任务规划方案;步骤44、分别执行各线程任务规划方案后,汇总各线程任务执行结果,恢复曾被剔除的成像机会;步骤45、在已规划任务集中,抽取若干比例任务放入至未规划任务集中,剔除未规划任务中与已规划任务有冲突的时间窗口,再通过寻优算法进行寻优规划;步骤46、向底图层反馈任务执行结果,并判断是否满足终止条件:若是,则输出当前的任务规划方案;若否,则执行步骤45。
4.一种多星多轨成像任务规划系统,其特征在于,包括数据接收模块、数据处理模块及结果生成模块:所述数据接收模块,用于接收目标及其任务信息、卫星信息;所述数据处理模块,包括底图单元、模型单元、降维单元、规划单元;所述底图单元,用于将全球陆海区域网格化,将目标的经纬度映射至网格,将网格的优先级转化为热力值后,进行热力传播并更新网格的权重,通过聚类计算合并网格,依据合并结果及任务信息生成任务集;所述模型单元,存储有成像任务规划模型;所述成像任务规划模型包括假设,假设具体包括:假设1、所有卫星均为敏捷卫星;假设2、各种资源充足,不会影响卫星正常运行及调度;假设3、卫星载荷的电量、固存由任务本身决定,不考虑资源的不确定性;假设4、卫星的时延忽略不计;假设5、不考虑天气和/或云层遮挡;所述成像任务规划模型还包括决策变量,决策变量 为0-1整数变量,其含义为对于任务集T中的第m个任务 ,在其成像机会集 中选择第n个机会 被执行则值为1,否则值为0,其公式为: ;所述成像任务规划模型还包括约束,约束具体包括:约束1、资源可用性约束,其公式为: ;约束2、资源有限性约束,包括转换时间约束及能源约束;约束3、逻辑合理性约束,包括单次执行约束及执行时序约束:所述单次执行约束,表示每个任务只能被执行一次;所述执行时序约束,表示对于任何一个任务,其执行机会的开始时间必须在其所属时间窗口的开始时间之后,其执行机会的结束时间必须在其所属时间窗口的结束时间之前;所述转换时间约束,其公式为:其中, 表示任务 的第 个成像机会的成像开始时间, 表示任务 的第 个成像机会的成像结束时间, 表示任务 的第 个成像机会所属时间窗口的所属轨道, 表示任务 的第 个成像机会的成像开始时间, 表示任务 的第 个成像机会的成像结束时间, 表示任务 的第 个成像机会所属时间窗口的所属轨道, 表示最小转换时间;所述能源约束,其公式为:其中, 表示第 颗卫星的第 条轨道的轨道开始时间, 表示第 颗卫星的第 条轨道的轨道结束时间, 表示卫星集, 表示第 颗卫星的轨道, 表示第 颗卫星的时长限制;所述降维单元,将卫星分为若干星组,依据任务集中各任务在不同星组中的得分进行分配;所述规划单元,为每个星组创建线程,基于成像任务规划模型,进行多线程寻优规划并执行规划,汇总各线程执行结果,重组任务迭代进行寻优规划,当达到终止条件时,得到当前任务规划方案;所述结果生成模块,用于输出当前任务规划方案。
5.一种多星多轨成像任务规划装置,其特征在于,包括处理器、存储器及总线,所述存储器存储可由处理器读取的指令及数据,所述处理器用于调用所述存储器中的指令及数据,以执行如权利要求1~3任一所述的方法,所述总线连接各功能部件之间传送信息。