本发明涉及卫星观测技术领域，尤其涉及一种面向卫星任务规划的筛选方法。
背景技术：
在成像任务技术发展之初，由于卫星载荷能力有限，用户任务也相对较少，任务的成像时间和成像角度都相对固定，任务规划问题也不突出。随着成像卫星技术的发展和地面影像数据需求的增加，卫星开始需要调整遥感设备的侧视角度进行成像，在成像过程中必须考虑多种约束以保证卫星安全可靠地运行和成像计划的实施，满足用户对任务时效性的要求，以及如何高效的完成对目标区域的观测。
多星协同规划覆盖某一区域，在给定时间内，存在大量的条带逻辑组合，要在这些组合中寻找可用的组合，通常采用一个个组合进行尝试，消耗的计算时间大。例如采用10颗卫星对目标区域进行观测，每颗卫星对目标区域可以划分十条卫星扫描条带，按每颗卫星进行一次扫描计算，有1010种组合方式，在其中选择一个最优的排列方式则需要对每种组合的可行性进行计算，然后在可行的组合中寻找最优的排列方式，这需要花费大量的时间。另外，多星协同完成任务通常只考虑目标的可完成性，导致任务完成但消耗的时间也很大，观测效率低。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题为在兼顾计算量的前提下如何尽快选出较优的卫星扫描条带的组合。
针对上述技术问题，本发明提出了一种面向卫星任务规划的筛选方法，其包括以下步骤：
s10：设置多个卫星扫描条带组，卫星条带组与卫星一一对应，一个卫星条带组中包含能完全覆盖目标区域的且根据其所对应的卫星的拍摄能力设置的多条卫星扫描条带；s20：从每个卫星扫描条带组中选出一条卫星扫描条带组成一个逻辑组合，判断该逻辑组合中的卫星扫描条带能否完全覆盖目标区域，若能则进入到步骤s30，否则重新进行步骤s20；s30：判断多颗卫星依照逻辑组合中与其各自相对应的卫星扫描条带进行拍摄的前提下完成对目标区域的观测所需要的总时间段t0与时间段t1相比较，若t0>t1则进入步骤s40，否则进入步骤s50；s40：将选取小于t0且大于t1的一个值作为新t1的值，然后进入到步骤s20中；s50：记录t0的值及其所对应的逻辑组合，判断进入到本步骤的次数是否小于预设次数，若是则进入到步骤s60，否则结束；s60：将t0的值作为新t1的值，然后进入到步骤s20中。
在一个具体的实施例中，在步骤s40中，选取t0与t1之间的中间值作为新t1的值。
在一个具体的实施例中，在步骤s20中每次选出的逻辑组合都互不相同。
在一个具体的实施例中，所述预设次数的取值范围为[4，20]。
在一个具体的实施例中，一个卫星扫描条带组中的多个卫星扫描条带依次并排布置、均与该卫星扫描条带组所对应卫星的星下点轨迹的延伸方向相同且均横跨目标区域，相邻两条卫星扫描条带相接。
在一个具体的实施例中，在步骤s20中，判断逻辑组合中的卫星扫描条带能否完全覆盖目标区域的过程包括步骤s21～s22，s21：在目标区域的边缘上设置环绕目标区域的多个检查点，相邻两个检查点之间的间距小于宽度最小的卫星扫描条带的宽度，判断检查点是否均在逻辑组合中的卫星扫描条带以内，若是则进入到步骤s22，否则判定该逻辑组合不能完全覆盖目标区域；s22：对逻辑组合中的所有卫星扫描条带所覆盖的区域与目标区域相比判断该区域是否完全覆盖目标区域，若是则该逻辑组合中的卫星扫描条带能完全覆盖目标区域，否则该逻辑组合中的卫星扫描条带不能完全覆盖目标区域。
在一个具体的实施例中，一个卫星扫描条带组中的一条卫星扫描条带所对应的检查点完全包括了另一个卫星扫描条带组中的一条卫星扫描条带所对应的检查点，则在步骤s20中不选取包括这两种卫星扫描条带的逻辑组合。
在一个具体的实施例中，在判断所有检测点是否均在逻辑组合中的卫星扫描条带内之前，预先计算出全部的卫星扫描条带中的每一条卫星扫描条带与其覆盖的检查点的对应关系，在判断所有检测点是否均在逻辑组合中的卫星扫描条带内时，判断逻辑组合中的所有卫星扫描条带所对应的检查点的集合是否为所有的检查点，若是则检测点均在逻辑组合中的卫星扫描条带内，否则判定该逻辑组合不能完全覆盖目标区域。
采用该技术方案后，能对逻辑组合进行快速高效地筛选，步骤s50中最后一次所记录的逻辑组合即为本次任务规划所选出的最优逻辑组合，如果这些卫星依照该最优逻辑组合进行观测即可降低卫星资源的消耗和整个任务的运行时间。这样就在筛选次数较少的情况下获得了较优的方案，兼顾了对逻辑组合进行筛选的计算量和逻辑组合的优越性。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明的一个实施例中的面向卫星任务规划的筛选方法的流程图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1显示了本发明的一种实施方式中的面向卫星任务规划的筛选方法。这种筛选方法针对采用多颗卫星协同对目标区域进行观测的任务规划方案进行筛选，筛选方法包括以下步骤：
步骤s10：设置多个卫星扫描条带组，卫星条带组与卫星一一对应，一个卫星条带组中包含能完全覆盖目标区域的且根据其所对应的卫星的拍摄能力设置的多条卫星扫描条带。
每个卫星扫描条带组对应于一颗卫星。一个卫星扫描条带组由多条卫星扫描条带组成。卫星扫描条带通常为矩形的长条。卫星扫描条带与目标区域位于同一平面上。位于同一个卫星扫描条带组中的多条卫星扫描条带能将目标区域完全覆盖。
卫星在地面的投影点称为星下点，卫星运动和地球自转使星下点在地球表面移动形成星下点轨迹。星下点轨迹在目标区域附近的部分可以近似看成一条直线。一条卫星扫描条带的延伸方向可以设置成与星下点轨迹的延伸方向相同。卫星扫描条带在其延伸方向上横跨目标区域。卫星扫描条带的端部上的任意一点不在目标区域的边缘内。例如，卫星扫描条带的两端均延伸出或平齐于目标区域的边缘，或者一端延伸出目标区域的边缘、另一端平齐于目标区域的边缘。多条卫星扫描条带依次并排设置，相邻两条卫星扫描条带相接。单条卫星扫描条带的宽度由其所对应的卫星的拍摄能力所决定，单条卫星扫描条带的宽度等于该卫星对目标区域进行一次扫描的条带的宽度，该宽度主要由该卫星的视场角的大小所决定。通常将在卫星的最大测摆范围内，以卫星的视场角大小所对应的幅宽作为卫星扫描条带的宽度。
步骤s20：从每个卫星扫描条带组中选出一条卫星扫描条带组成一个逻辑组合，判断该逻辑组合中的卫星扫描条带能否完全覆盖目标区域，若能则进入到步骤s30，否则重新进行步骤s20。
随机选出的一个逻辑组合中的多条卫星扫描条带不一定能完全覆盖目标区域。逻辑组合中的多条卫星扫描条带与多颗卫星一一对应。卫星将沿着与其相应的卫星扫描条带对目标区域进行扫描。若逻辑组合中的多条卫星扫描条带不能完全覆盖目标区域，则多颗卫星获取的照片进行拼接后获得的图片将不能完全显示出目标区域。
优选地，在步骤s20中每次选出的逻辑组合都互不相同。
优选地，判断逻辑组合中的卫星扫描条带能否完全覆盖目标区域的过程包括步骤s21～s22。
s21：在目标区域的边缘上设置环绕目标区域的多个检查点，相邻两个检查点之间的间距小于宽度最小的卫星扫描条带的宽度。判断检查点是否均在逻辑组合中的卫星扫描条带以内，若是则进入到s22，否则判定该逻辑组合不能完全覆盖目标区域。
多个检查点沿目标区域的边缘排布，多个检查点环绕该目标区域。相邻两个检查点之间的间距均小于宽度最小的卫星扫描条带的宽度。优选地，相邻两个检查点之间的间距相等。当判断出至少一个检查点没有在卫星扫描条带以内时，则该逻辑组合不能完全覆盖目标区域，这样就能极快的排除掉这种不可行的逻辑组合。绝大部分的不可行逻辑组合都能被该步骤排除。
优选地，在判断所有检测点是否均在逻辑组合中的卫星扫描条带内之前，预先计算出全部的卫星扫描条带中的每一条卫星扫描条带与其覆盖的检查点的对应关系。在判断所有检测点是否均在逻辑组合中的卫星扫描条带内时，判断逻辑组合中的所有卫星扫描条带所对应的检查点的集合是否为所有的检查点，若是则检测点均在逻辑组合中的卫星扫描条带内，否则判定该逻辑组合不能完全覆盖目标区域。预先确定所有的卫星扫描条带与检查点的对应关系，在判断时仅需要判断逻辑组合内的全部卫星扫描条带所对应的检查点是否为全部检查点，这样就大大地减少了计算量，极大的节约计算时间。
更优选地，一个卫星扫描条带组中的一条卫星扫描条带所对应的检查点完全包括了另一个卫星扫描条带组中的一条卫星扫描条带所对应的检查点，则在步骤s20中不选取包括这两种卫星扫描条带的逻辑组合。当一个卫星扫描条带组中的一条卫星扫描条带所对应的检查点完全包括了另一个卫星扫描条带组中的一条卫星扫描条带所对应的检查点，则前一条卫星扫描条带所覆盖的区域与后一条卫星扫描条带所覆盖的区域重叠的范围比较大，这包括这两者的逻辑组合极有可能为不可行的任务规划方案，这样就可以排除掉大量的不可行的逻辑组合，进一步减少了计算量，提升了计算效率。
s22：对逻辑组合中的所有卫星扫描条带所覆盖的区域与目标区域相比判断该区域是否完全覆盖目标区域，若是则该逻辑组合中的卫星扫描条带能完全覆盖目标区域，否则该逻辑组合中的卫星扫描条带不能完全覆盖目标区域。
在本实施例中，首先对逻辑组合中的各条卫星扫描条带所覆盖的区域求并集获得卫星扫描条带所覆盖的总区域，然后再该总区域与目标区域求交集获得总区域与目标区域相重叠的区域，最后将该区域的面积与目标区域的面积相比，则可以获得逻辑组合中的所有卫星扫描条带所覆盖目标区域的部分与目标区域之比。若该比值大于或等于预设值，例如1，则该逻辑组合中的卫星扫描条带能完全覆盖目标区域，否则该逻辑组合中的卫星扫描条带不能完全覆盖目标区域。
步骤s30：判断多颗卫星依照逻辑组合中与其各自相对应的卫星扫描条带进行拍摄的前提下完成对目标区域的观测所需要的总时间段t0与时间段t1相比较，若t0>t1则进入步骤s40，否则进入步骤s50。
第一次进行步骤s30时，时间段t1为预设值。t1可以是以往对与目标区域面积同等或近似的区域进行观测所花费的时间。
步骤s40：将选取小于t0且大于t1的一个值作为新t1的值，然后进入到步骤s20中。
更新t1的值，使其逼近最优逻辑组合的完成时间。
优选地，在步骤s40中，选取t0与t1之间的中间值作为新t1的值。新t1取值为(t0+t1)÷2。这样新t1的取值更合理，能使得选取的最后一次逻辑组合的完成时间能更快、更准确地逼近这些逻辑组合中的最小完全时间。
步骤s50：记录t0的值及其所对应的逻辑组合，判断进入到本步骤的次数是否小于预设次数，若是则进入到步骤s60，否则结束。
预设次数的取值范围优选为[4，20]。预设次数取整数。
步骤s60：将t0的值作为新t1的值，然后进入到步骤s20中。
采用该技术方案后，能对逻辑组合进行快速高效地筛选，步骤s50中最后一次所记录的逻辑组合即为对本次任务规划所选出的最优逻辑组合，如果这些卫星依照该最优逻辑组合进行观测即可降低卫星资源的消耗和整个任务的运行时间。这样就在筛选次数较少的情况下获得了较优的方案，兼顾了对逻辑组合进行筛选的计算量和逻辑组合的优越性。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。