一种低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及航天领域，特别涉及一种低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、相关技术中，低轨遥感星座通常卫星数量多且单个卫星的视场较小，需要星座中的主节点通过任务规划调度多颗卫星协同配合完成对目标的持续观测任务。在以主-从架构作为星座任务规划的架构中，通常以地面节点作为主节点时，虽然可以利用充分的计算资源完成全部卫星的冲突消解、规划调度，但是考虑到星地链路会消耗较多的时间和链路容量，因此遥感星座的任务规划向星上自主发展。

2、然而，在实现本技术过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：星上自主任务规划受限于主星的计算资源、星间链路传输能力，单颗主星完成全部星座任务规划效费比较低，需要设计一种主星可按需扩展的机制，提高卫星任务规划的能力。

3、因此，在低轨遥感星座中如何高效准确地完成星上自主任务规划成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本技术提供一种低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法、装置、设备及介质，旨在对于低轨遥感星座中高效准确地完成星上自主任务规划。

2、本技术实施例第一方面提供了一种低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法，所述方法包括：

3、低轨遥感星座中的主星确定当前是否满足主星扩展触发条件，所述主星扩展触发条件包括以下至少一项：所述主星的当前待规划目标的数量超过第一数量；所述主星的当前剩余计算资源量小于第一资源量；所述主星的接收从星数据链路当前处于满载状态；

4、在当前满足所述主星扩展触发条件的情况下，根据所述主星的当前待规划目标的数量，确定所需的最小扩展主星数量n；

5、从与所述主星在同一轨道面内的各个从星中，确定n个扩展主星，所述n个扩展主星以及所述主星在同一轨道面内均匀分布；

6、所述主星从所有当前待规划目标中，确定所述主星和所述n个扩展主星各自的待规划目标。

7、可选地，所述主星从所有当前待规划目标中，确定所述主星和所述n个扩展主星各自的待规划目标，所述方法至少包括：

8、针对每个当前待规划目标，确定该当前待规划目标是否在所述主星或任一扩展主星的在当前观测周期的可视范围内；

9、在一个当前待规划目标仅在所述主星在当前观测周期的可视范围内的情况下，将该当前待规划目标分配给所述主星；

10、在一个当前待规划目标仅在第n个扩展主星在当前观测周期的可视范围内的情况下，将该当前待规划目标分配给所述第n个扩展主星；

11、在一个当前待规划目标不在所述主星或任一扩展主星的在当前观测周期的可视范围内的情况下，确定在当前观测周期能够观测到该当前待规划目标的第一从星，从所述主星和所述n个扩展主星中确定出距离所述第一从星最近的主星，将该当前待规划目标分配给所述距离最近的主星。

12、可选地，所述主星从所有当前待规划目标中，确定所述主星和所述n个扩展主星各自的待规划目标，所述方法还包括：

13、在一个当前待规划目标在至少两个第一主星各自在当前观测周期的可视范围内的情况下，确定至少两个第一主星各自与该当前待规划目标的距离，所述至少两个第一主星包括所述主星和至少一个扩展主星，或，所述至少两个第一主星包括至少两个扩展主星；

14、从至少两个第一主星中确定出距离该当前待规划目标最近的主星，将该当前待规划目标分配给所述距离最近的主星。

15、可选地，所述主星从所有当前待规划目标中，确定所述主星和所述n个扩展主星各自的待规划目标，所述方法还包括：

16、在一个当前待规划目标在至少两个第一主星各自在当前观测周期的可视范围内的情况下，确定至少两个第一主星各自与该当前待规划目标的距离，以及，根据所需的最小扩展主星数量n，确定第一距离阈值；

17、在所述至少两个第一主星中仅有一个主星与该当前待规划目标的距离小于所述距离阈值的情况下，将该当前待规划目标分配给该主星；

18、在所述至少两个第一主星中有多个主星与该当前待规划目标的距离不小于所述距离阈值的情况下，根据所述第一距离阈值和至少两个第一主星各自与该当前待规划目标的距离，确定至少两个第一主星各自对应的距离差值；

19、从至少两个第一主星中确定出距离差值最小的主星，将该当前待规划目标分配给所述距离差值最小的主星。

20、可选地，所述主星从所有当前待规划目标中，确定所述主星和所述n个扩展主星各自的待规划目标，所述方法包括：

21、所述主星按照优先级从高到低的顺序，对所有当前待规划目标进行排序；

22、针对每个待规划目标，所述主星确定将该待规划目标分配给所述主星还是所述n个扩展主星中的第n个扩展主星。

23、可选地，所述方法还包括：

24、主星确定当前是否满足停止主星扩展触发条件，所述停止主星扩展触发条件包括：所述主星的当前待规划目标的数量小于所述第一数量；所述主星的接收从星数据链路的当前载荷小于满载的预设比例；

25、在当前满足所述停止主星扩展触发条件的情况下，所述主星停止主星扩展流程，并对所述主星的当前待规划目标进行规划；

26、针对所述n个扩展主星中的任一扩展主星，在该扩展主星完成针对最后一个目标的规划后，恢复为从星。

27、可选地，根据所述主星的当前待规划目标的数量，确定所需的最小扩展主星数量n，所述方法包括：

28、确定所述主星的可规划目标的最大值，以及，确定单个从星的可规划目标的最大值；

29、基于所述主星的当前待规划目标的数量和所述主星的可规划目标的最大值，确定第一差值；

30、根据所述第一差值和单个从星的可规划目标的最大值，确定所需的最小扩展主星数量n。

31、本技术实施例第二方面提供了一种低轨遥感星座按需扩展的主星规划装置，所述装置包括：

32、触发条件确定模块，用于低轨遥感星座中的主星确定当前是否满足主星扩展触发条件，所述主星扩展触发条件包括以下至少一项：所述主星的当前待规划目标的数量超过第一数量；所述主星的当前剩余计算资源量小于第一资源量；所述主星的接收从星数据链路当前处于满载状态；

33、扩展主星数量确定模块，用于在当前满足所述主星扩展触发条件的情况下，根据所述主星的当前待规划目标的数量，确定所需的最小扩展主星数量n；

34、扩展主星确定模块，用于从与所述主星在同一轨道面内的各个从星中，确定n个扩展主星，所述n个扩展主星以及所述主星在同一轨道面内均匀分布；

35、待规划目标分配模块，用于所述主星从所有当前待规划目标中，确定所述主星和所述n个扩展主星各自的待规划目标。

36、可选地，所述待规划目标分配模块，至少包括：

37、待规划目标位置确定子模块，用于针对每个当前待规划目标，确定该当前待规划目标是否在所述主星或任一扩展主星的在当前观测周期的可视范围内；

38、第一待规划目标分配子模块，用于在一个当前待规划目标仅在所述主星在当前观测周期的可视范围内的情况下，将该当前待规划目标分配给所述主星；

39、第二待规划目标分配子模块，用于在一个当前待规划目标仅在第n个扩展主星在当前观测周期的可视范围内的情况下，将该当前待规划目标分配给所述第n个扩展主星；

40、第三待规划目标分配子模块，用于在一个当前待规划目标不在所述主星或任一扩展主星的在当前观测周期的可视范围内的情况下，确定在当前观测周期能够观测到该当前待规划目标的第一从星，从所述主星和所述n个扩展主星中确定出距离所述第一从星最近的主星，将该当前待规划目标分配给所述距离最近的主星。

41、可选地，所述待规划目标分配模块，还包括：

42、第一主星确定子模块，用于在一个当前待规划目标在至少两个第一主星各自在当前观测周期的可视范围内的情况下，确定至少两个第一主星各自与该当前待规划目标的距离，所述至少两个第一主星包括所述主星和至少一个扩展主星，或，所述至少两个第一主星包括至少两个扩展主星；

43、第四待规划目标分配子模块，用于从至少两个第一主星中确定出距离该当前待规划目标最近的主星，将该当前待规划目标分配给所述距离最近的主星。

44、可选地，所述待规划目标分配模块，还包括：

45、第一距离阈值确定子模块，用于在一个当前待规划目标在至少两个第一主星各自在当前观测周期的可视范围内的情况下，确定至少两个第一主星各自与该当前待规划目标的距离，以及，根据所需的最小扩展主星数量n，确定第一距离阈值；

46、第五待规划目标分配子模块，用于在所述至少两个第一主星中仅有一个主星与该当前待规划目标的距离小于所述距离阈值的情况下，将该当前待规划目标分配给该主星；

47、距离差值确定子模块，用于在所述至少两个第一主星中有多个主星与该当前待规划目标的距离不小于所述距离阈值的情况下，根据所述第一距离阈值和至少两个第一主星各自与该当前待规划目标的距离，确定至少两个第一主星各自对应的距离差值；

48、第六待规划目标分配子模块，用于从至少两个第一主星中确定出距离差值最小的主星，将该当前待规划目标分配给所述距离差值最小的主星。

49、可选地，所述低轨遥感星座按需扩展的主星规划装置，还包括：

50、待规划目标排序模块，用于所述主星按照优先级从高到低的顺序，对所有当前待规划目标进行排序；

51、待规划目标分配计划模块，用于针对每个待规划目标，所述主星确定将该待规划目标分配给所述主星还是所述n个扩展主星中的第n个扩展主星。

52、可选地，所述低轨遥感星座按需扩展的主星规划装置，还包括：

53、扩展停止确定模块，用于主星确定当前是否满足停止主星扩展触发条件，所述停止主星扩展触发条件包括：所述主星的当前待规划目标的数量小于所述第一数量；所述主星的接收从星数据链路的当前载荷小于满载的预设比例；

54、主星扩展流程停止模块，用于在当前满足所述停止主星扩展触发条件的情况下，所述主星停止主星扩展流程，并对所述主星的当前待规划目标进行规划；

55、从星恢复模块，用于针对所述n个扩展主星中的任一扩展主星，在该扩展主星完成针对最后一个目标的规划后，恢复为从星。

56、可选地，所述低轨遥感星座按需扩展的主星规划装置，还包括：

57、可规划目标最大值确定模块，用于确定所述主星的可规划目标的最大值，以及，确定单个从星的可规划目标的最大值；

58、第一差值确定模块，用于基于所述主星的当前待规划目标的数量和所述主星的可规划目标的最大值，确定第一差值；

59、扩展主星数量确定模块，用于根据所述第一差值和单个从星的可规划目标的最大值，确定所需的最小扩展主星数量n。

60、本技术实施例第三方面提供了一种电子设备，所述电子设备包括：包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被该处理器执行时实现如本技术实施例第一方面的低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法。

61、本技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本技术实施例第一方面的低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法。

62、本技术实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本技术实施例第一方面的低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法。

63、通过本技术实施例的低轨遥感星座按需扩展的主星规划方法，首先根据低轨遥感星座中的主星当前待规划目标的数量、当前剩余计算资源量以及接收从星数据链路的状态，确定当前是否满足主星扩展触发条件；在当前满足主星扩展触发条件的情况下，根据主星的当前待规划目标的数量，确定所需的最小扩展主星数量n；接着，从与所述主星在同一轨道面内的各个从星中，确定出在与主星处于同一轨道面的均匀分布的n个扩展主星；最后，主星从所有当前待规划目标中，确定主星和n个扩展主星各自的待规划目标。

64、本技术中，不同于通过地面节点对星座中各个卫星任务进行规划的方式，通过对低轨遥感星座中的主星状态的判断，并且以将从星确定为扩展主星的方式，对主星的任务规划工作进行分担，从而实现在星座中完成星上自主任务规划，并且，根据任务目标数量进行按需确定扩展主星的方式，可以根据实际情况进行动态调整，不仅降低了星座间协同的复杂程度，而且可以在突发目标数量急剧增多时，按需扩展主星，分担主星压力，提高了星座弹性。

65、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。