全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置

摘要

本发明实施例公开了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置。所述方法包括：建立卫星参数库，并初始化观测时段；配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据；计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据；根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段；基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束，设置卫星幅宽范围内云量阈值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段；基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。本发明实施例可以对卫星观测资源进行合理安排以对全球云量值较低的区域进行有效观测。

说明书

技术领域

本发明涉及航空技术领域，特别是一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置。

背景技术

随着我国陆地观测卫星的增多，卫星数据获取能力大幅提升。由于光学类卫星在数据获取过程中易受到天气影响，因此云覆盖量较多将导致卫星影像产品质量较差。目前，我国陆地观测卫星多未搭载云探载荷，以目前的卫星运行模式，只有影像数据回传处理后才能分析影像的价值，所以卫星任务规划过程中，需要结合观测时段云量分布以避免这种卫星观测资源的浪费。

目前，卫星智能任务规划多基于单一大区网格划分、分区观测，利用启发式进行多次迭代获取区域分割最优解以减少资源浪费，或基于单一卫星单一目标制定卫星观测计划，对全球多个观测任务统筹考虑较少。另外，以上研究均未考虑天气因素对陆地观测卫星数据获取有效性的影响，仅从覆盖效率或是需求观测时效性等方面就行了相关研究。随着我国相同分辨率光学卫星数量的增加，对全球范围的有效数据获取能力大幅提升，但由于卫星观测能力及天气因素的限制，如何对全球范围的多个区域实现卫星智能任务规划，成为卫星资源合理利用主要考虑的因素之一。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法及装置。

本发明的技术解决方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法，所述方法包括：

建立卫星参数库，并初始化观测时段；

配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据；

计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据；

根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段；

基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束，设置卫星幅宽范围内云量阈值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段；

基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。

可选地，所述建立卫星参数库，并初始化观测时段，包括：

根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库；

根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化观测时段。

可选地，所述配准全球性云量预测数据坐标，及统计多区域云量数据，包括：

根据云量预测数据，建立图像坐标系；

根据所述云量预测数据图像坐标系指示的图像坐标与经纬度坐标的对应关系及像元分辨率，将云量预测数据进行坐标转换并建立经纬度坐标系，得到经纬度配准的全球性云量数据；

通过所述全球区域矢量文件及配准的全球性云量数据，进行区域云量数据剪裁，获取所述多区域云量统计值。

可选地，所述计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据，包括：

依据卫星编号，获取卫星两行根，并对所述卫星两行根预处理；

基于预处理的卫星两行根，确定各卫星的卫星星下点轨迹；

对所述卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到所述预处理卫星星下点轨迹数据。

可选地，所述根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段，包括：

获取全球区域数据初筛后满足云量要求的区域矢量文件所包含的星下点；

以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内所有像素点经纬度；

统计各全球性区域中卫星载荷成像幅宽内经纬度处对应的云量值，以设置的卫星载荷成像幅宽内云量阈值进行卫星过境弧段筛选，得到有效卫星过境弧段。

可选地，所述基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束，设置卫星载荷成像幅宽内云量阈值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段，包括：

以卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序；

根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，进行有效成像弧段的缩短、合并与删除，并统计从排序的卫星有效过境弧段内进行筛选和优化的成像弧段总数量和成像总时长；

根据所述筛选和优化后的成像弧段总数量和总时长，重新设置云量阈值再次进行筛选与优化，以满足卫星参数中的卫星成像载荷使用约束，确定最优成像弧段。

第二方面，本发明实施例提供了一种全球性多区域卫星成像任务智能规划装置，所述装置包括：

参数库建立模块，用于建立卫星参数库，并初始化观测时段；

云量数据统计模块，用于配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据；

轨迹数据获取模块，用于计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据；

有效成像弧段计算模块，用于根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段；

最优成像弧段获取模块，用于基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束和卫星载荷成像幅宽内云量统计值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段；

成像方案生成模块，用于基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。

可选地，所述参数库建立模块包括：

卫星参数库建立单元，用于根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库；

观测时段初始化单元，用于根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化观测时段。

可选地，所述云量数据统计模块包括：

坐标系建立单元，用于根据云量预测数据，建立图像坐标系；

坐标配准单元，用于根据所述云量预测数据图像坐标系指示的图像坐标与经纬度坐标的对应关系及像元分辨率，将云量预测数据进行坐标转换并建立经纬度坐标系，得到经纬度配准的全球性云量数据；

云量数据获取单元，通过所述区域矢量文件及配准的全球性云量数据，进行区域性云量数据剪裁，获取所述多区域云量统计值。

可选地，所述轨迹数据获取模块包括：

预处理单元，用于依据卫星编号，获取卫星两行根，并对所述卫星两行根预处理；

星下点轨迹确定单元，用于基于预处理的卫星两行根，确定各卫星的卫星星下点轨迹；

轨迹数据获取单元，用于对所述卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到所述预处理卫星星下点轨迹数据。

可选地，所述有效成像弧段计算模块包括：

星下点获取单元，用于获取全球区域数据初筛后满足云量要求的区域矢量文件所包含的星下点；

经纬度计算单元，用于以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内所有像素点经纬度；

卫星过境弧段获取单元，用于统计各全球性区域中卫星载荷成像幅宽内经纬度处对应的云量值，以设置的卫星载荷成像幅宽内云量阈值进行卫星过境弧段筛选，得到有效成像弧段。

可选地，所述最优成像弧段获取模块包括：

弧段排序单元，用于以卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序；

弧段数量筛选和优化单元，根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，进行有效成像弧段的缩短、合并与删除，并统计从排序的卫星有效过境弧段内进行筛选和优化的成像弧段总数量和成像总时长；

成像弧段确定单元，根据筛选和优化后的成像弧段总数量和总时长和卫星参数中的卫星成像载荷使用约束，重新设置云量阈值再次进行筛选与优化，确定最优成像弧段。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明实施例通过建立具备卫星轨道信息及成像载荷使用约束信息的卫星参数库；通过对全球云量预测数据产品进行预处理，得到具备地理位置信息的全球云量预测数据分布图。通过区域云量初步计算进行预筛选，以及计算区域范围内卫星星下线及对应幅宽范围云量值再次筛选，确定卫星有效成像弧段；结合卫星成像载荷使用约束情况，合理设置云量阈值信息，并进行卫星成像弧段的缩短、合并与删除，最终生成最优的卫星全球多区域成像方案，以保证在满足卫星成像载荷使用约束的前提下，对全球云量值较低的区域进行有效观测，实现卫星观测资源的合理分配。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的一种卫星基本参数库及有成像载荷使用约束库的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种云量数据图像坐标与经纬度坐标转换关系的示意图

图4为本发明实施例提供的一种经坐标转化及写入空间参考的云量预测TIFF格式影像的示意图；

图5为本发明是实施例提供的一种经坐标转化及写入空间参考的云量预测TIFF格式影像相关参数的示意图；

图6(a)为本发明实施例提供的一种区域云量处理原理的示意图；

图6(b)为本发明实施例提供的一种剪裁后的全球区域云量示例的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种基于SGP4算法模型并经过预处理的卫星降轨星下点轨迹示例的示意图；

图8为本发明区域内卫星过境星下点及各星下点属性信息的示意图；

图9为本发明计算区域卫星幅宽范围内云量有效性的示意图；

图10为本发明区域卫星幅宽范围内各像素经纬度计算流程的示意图；

图11为本发明卫星的成像条带与观测区域的示意图；

图12(a)为本发明满足卫星单轨最长成像时间约束的有效成像时段的示意图；

图12(b)为本发明不满足卫星单轨最长成像时间约束而进行有效成像时段缩减的示意图；

图12(c)为本发明满足成像间隔约束的有效成像时段的示意图；

图12(d)为本发明不满足卫星成像间隔约束而进行有效成像时段合并,且合并后满足卫星单轨最长成像时间约束的示意图；

图12(e)为本发明不满足成像间隔约束而进行成像时段合并，但合并后不满足卫星单轨最长成像时间约束而进行有效成像时段缩减的示意图；

图13为本发明实施例提供的一种全球性多区域卫星成像任务智能规划装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种全球性多区域卫星成像任务智能规划方法的步骤流程图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：建立卫星参数库，并初始化观测时段。

在本发明实施例中，在规划全球性多区域卫星成像任务时，可以先建立卫星参数库，并初始化观测时段。对于该实现过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明实施例的一种具体实现方式中，上述步骤101可以包括：

子步骤A1：根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库。

在本实施例中，可以根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库。具体地，可以建立含卫星编号Sat_ID、载荷编号Payload_ID卫星名称Sat_name、NORAD卫星编号TLE_num、载荷分辨率Resolution、载荷成像幅宽Breadth、卫星视场角FOV、卫星轨道高度Orbit_alt在内的卫星基本参数库，如图2所示的卫星基本参数库及有效载荷使用约束库示意，用以表征各颗卫星的相关参数，以通过卫星编号获取北美防空司令部(NORAD)发布的两行根(双行元Two Line Element)进行卫星过境及幅宽范围内云量等计算。

同时，可以建立卫星成像载荷使用约束库，在本示例中，主要约束包括成像载荷单轨最长成像时长Path_imgmax、成像载荷单轨最短成像时长Path_imgmin、成像载荷总成像时长Path_imggall、卫星成像载荷开关机时间间隔Path_imginterval。以上参数主要用于全多区域成像任务冲突消解与方案优化。

子步骤A2：根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化观测时段。

在本示例中，可以根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化卫星观测时段。具体地，观测时段即为需求观测开始时间T

在建立卫星参数库，并初始化观测时段之后，执行步骤102。

步骤102：配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据。

在建立卫星参数库，并初始化观测时段之后，可以配准初始化观测时段内的全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据。对于该实现过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤102可以包括：

子步骤B1：根据全球性云量预测数据，建立图像坐标系。

在本实施例中，可以根据全球云量预测数据建立图像坐标系。

在建立图像坐标系之后，执行子步骤B2。

子步骤B2：根据所述图像坐标系指示的坐标对应关系及像元分辨率，全球云量预测数据图像坐标转换为经纬度坐标。

在建立图像坐标系之后，可以根据图像坐标系指示的坐标对应关系及像元分辨率，将云量预测数据图像坐标转换为经纬度坐标，并建立地理坐标系。

在根据图像坐标系指示的坐标对应关系及像元分辨率，将云量预测数据图像坐标转换为经纬度坐标并建立地理坐标系后，执行子步骤B3。

子步骤B3：通过得到的具有地理坐标系的全球云量预测数据、所述区域矢量文件进行区域云量数据裁剪，获取所述多区域云量数据。

在转换得到具有地理坐标系的全球云量预测数据之后，可以根据区域矢量文件进行区域云量数据裁剪，得到具有地理坐标系的多区域云量数据。

对于上述过程可以结合下述流程进行详细描述。

S2.1：云量预测数据产品为HDF5格式栅格格式进行数据存储，数据行(Datelines)为3600，每行像元数(Data Pixels)为7200，像元值以0-100表示，0代表区域像元为全晴空，100代表区域像元为全部云覆盖，填充值-999表示这部分像元不在预测范围内。如图3所示，云量数据图像坐标与经纬度坐标转换流程：

建立图像坐标系，定义图像左下角点，即第0行第0列像元左下角的坐标可表示为：

(X

对应像元值为K

图像中第i行，第j列像元P

(X

其中，i≤3600，j≤7200，对应像元值为K

依据云量预测数据属性说明可知数据左下角点对应经纬度坐标：

(Lon

依据Date lines和Data Pixels可得像元分辨率为0.05，则第i行，第j列的像元P

Lon

Lat

其中，i≤3600，j≤7200，对应像元值为K

S2.2：为统计区域云量数据，依据坐标对应关系及像元分辨率将HDF5格式云量预测图像文件转化为TIF格式，并为转换好的TIF文件建立GCS-WGS-1984地理坐标系，如图4所示一种经坐标转化及写入空间参考的云量预测TIFF格式影像的示意，及图5所示一种经坐标转化及写入空间参考的云量预测TIFF格式影像相关参数的示意。

在本实施例中，还需根据全球区域矢量空间位置，对全球云量预测数据进行剪裁，并对剪裁后的全球区域云量数据进行处理，如图6(a)所示一种区域云量处理原理的示意。

S2.3：通过区域矢量文件进行区域云量数据裁剪，如图6(b)所示剪裁后的全球区域云量示例的示意图。获取具有云量及坐标信息的区域Area_1，Area_2,…,Area_i,…,Area_m，遍历各区域云量数据，以像元云量值小于等于20作为限值进行区域云量数据像元值处理，以进行区域有效数据获取率计算与区域初筛。

在配准全球性云量数据地理坐标，及统计多区域云量数据之后，执行步骤103。

步骤103：计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据。

在配准全球性云量数据坐标地理，及统计多区域云量数据之后，可以计算卫星星下点轨迹，并对卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据。对于该实现过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤103可以包括：

子步骤C1：依据卫星编号，获取卫星两行根，并对所述卫星两行根预处理。

在本实施例中，可以依据卫星编号，获取北美防空司令部(NORAD)发布的两行根，并对卫星两行根数据进行预处理。

子步骤C2：基于预处理的卫星两行根数据，确定卫星的卫星星下点轨迹。

在得到预处理的卫星两行根数据之后，可以基于预处理的卫星两行根确定卫星的卫星星下点轨迹数据，数据包括星下点过境时刻、经度及纬度数据。

在基于预处理的卫星两行根数据确定各卫星的卫星星下点轨迹之后，执行子步骤C3。

子步骤C3：对所述卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到所述预处理卫星星下点轨迹数据。

在基于预处理的卫星两行根确定各卫星的卫星星下点轨迹之后，可以对卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到预处理卫星星下点轨迹数据，如图7所示一种基于SGP4算法模型并进行预处理的卫星降轨星下点轨迹示例的示意图。

对于上述实现过程可以结合下述流程进行详细描述。

假定时刻t

S3.1:卫星两行根获取与预处理。依据NORAD卫星编号TLE_num，获取卫星两行根，定义Line1为卫星对应两行根数的第1行，定义Line2为卫星对应两行根数的第2行。

S3.2：基于SGP4模型进行轨道预报。SGP4是美国空军司令部提出的空间目标预报模型它可较准确地对时段小于225min的空间目标轨道进行预报。我国陆地观测卫星中太阳同步轨道卫星绕地球运行一周约98min，因此可以采用SGP4模型进行轨道计算。进行相关算法设计，设定计算时段为初始化观测时段及计算时间间隔，输出初始化时段T

S3.3：降轨成像星下点筛选。以S3.2.2输出的T

if Lat

在计算得到卫星星下点轨迹，并对卫星星下点轨迹进行预处理得到预处理卫星星下点轨迹数据之后，执行步骤104。

步骤104：根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段。

在计算得到卫星星下点轨迹，并对卫星星下点轨迹进行预处理得到预处理卫星星下点轨迹数据之后，可以根据多初筛后的区域云量数据和预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段。对于该实现过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤104可以包括：

子步骤D1：获取全球区域云量初筛后区域矢量文件所包含的星下点。

在本发明实施例中，可以获取全球初筛后区域矢量文件所包含的星下点。

在本发明实施例中，获取全球初筛属于矢量文件所包含的星下点后，还要结合卫星参数库中的卫星载荷成像幅宽，获取卫星载荷成像幅宽内云量数据，如图9所示的区域卫星幅宽范围内云量有效性的示意，并计算卫星载荷成像幅宽各像素点的经纬度，如图10所示，区域卫星幅宽范围内各像素经纬度计算流程的示意。

在获取到全球初筛后区域云量数据的矢量文件所包含的星下点之后，执行子步骤D2。

子步骤D2：以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内所有像素点经纬度。

在获取到全球区域云量初筛后区域矢量文件所包含的星下点之后，可以以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内像素点经纬度。

在计算得到卫星载荷成像幅宽内所有像素点经纬度之后，执行子步骤D3。

子步骤D3：以设置的云量阈值进行卫星过境弧段筛选，得到有效卫星过境弧段。

在计算得到卫星载荷成像幅宽内像素点经纬度之后，可以以设置的云量阈值进行卫星过境弧段筛选，以得到有效卫星过境弧段。

对于上述实现流程可以结合下述流程进行详细描述。

通过P

S4.1：区域星下点时空信息分析。即获取全球初筛后区域矢量文件所包含的星下点，通过所包含星下点数量、区域边缘处星下点时间，得到对应区域成像开始及结束时间，以及成像时长。

S4.2：有效幅宽云量值统计及云量阈值设置。以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过Bresenham算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内像素点经纬度。通过遍历各经纬度对应像素像元值进行卫星载荷成像幅宽内数据获取有效率计算与过境弧段筛选的阈值设置。

S4.3：考虑卫星幅宽的全球多区域卫星成像弧段信息获取。以设置的云量阈值P

在本发明实施例中，相邻区域的成像弧段指的是卫星在同一星下线轨迹上对两个或两个以上区域连续进行两次或多次成像，如图11所示的卫星的成像条带与观测区域的示意图。由于卫星在实际成像中，相邻区域成像弧段的时间间隔、相邻两个成像弧段总时长，以及所有区域的所有成像弧段总时长需要满足卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束。

在根据多区域云量数据和预处理卫星星下点轨迹数据计算得到卫星有效成像弧段之后，执行步骤105。

步骤105：基于所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束，设置卫星幅宽范围内云量阈值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段。

在根据多区域云量数据和预处理卫星星下点轨迹数据计算得到卫星有效成像弧段之后，对有效观测弧段按照成像时间进行排序，根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，对排序的卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到满足卫星载荷使用约束的最优成像弧段。对于该实现过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤105可以包括：

子步骤E1：以卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序。

在本实施例中，在得到卫星有效过境成像弧段之后，可以以卫星有效成像弧段起始时刻对所有有效成像弧段进行排序。

在卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序之后，执行子步骤E2。

子步骤E2：根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星参数和初始化的观测时段，从排序的卫星有效过境弧段内筛选出总有效成像弧段数量。

在本实施例中，还需根据卫星相邻量规成像间隔约束、最长成像时间约束和卫星使用约束筛选有效成像时段，如图12(a)～图12(e)所示。

在卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效成像弧段进行排序之后，根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，进行有效成像弧段的缩短、合并与删除，并统计从排序的卫星有效过境弧段内进行筛选和优化的成像弧段总数量和成像总时长。

在从排序的卫星有效过境弧段内统计出有效成像弧段总数量和成像总时长后，执行子步骤E3。

子步骤E3：根据所述有效成像弧段信息，确定最优成像弧段。

在从排序的卫星有效成像弧段内得到所述总数量和成像总时长后之后，可以根据所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，通过重新设置云量阈值再次进行筛选与优化，以使得卫星有效成像弧段满足各卫星载荷使用约束，最终确定最优成像弧段。。

对于上述流程可以结合下述流程进行详细描述。

由于初步获取的卫星有效过境窗口存在不符合S1.2所描述的成像载荷单轨最长成像时长Path_imgmax、成像载荷总成像时长、卫星成像载荷开关机时间间隔Path_imginterval等约束。通过上述参数Path_imgall及P

S5.1：有效成像弧段时间设置与优化。判断有效成像时长T是否满足成像载荷单轨最长成像时长Path_imgmax.

若有效成像时长T≤Path_imgmax,则T

若有效成像时长T＞Path_imgmax，则T

S5.2：相邻有效成像弧段约束检测及优化。以卫星有效过境弧段起始时刻T

若T

S5.3：判断以P

在获取到最优成像弧段之后，执行步骤106。

步骤106：基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。

在获取到最优成像弧段之后，可以基于最优成像弧段生成卫星全球多区域成像方案。对于该实现过程可以结合下述具体实现方式进行详细描述。

在上述步骤中最终确定的卫星成像任务按照时序导出起始时刻T

所述步骤S2.2为统计区域云量数据，按照以下步骤将HDF5格式云量预测图像文件转化为TIF格式，并为转换好的TIF文件建立GCS-WGS-1984坐标系：

S2.2.1：获取云量预测数据HDF5文件结构，包含文件的组(group)和数据集(dataset)，以云量预测数据的group和dataset为输入进行文件读取。

S2.2.2：依据影像角点图像坐标、角点经纬度坐标、分辨率，确定图像显示经纬度范围，构造GCS-WGS-1984投影信息。

S2.2.3：生成云量预测数据TIF文件，同时写入已生成的地理空间参考。

S2.2.4：TIF文件导出。

所述步骤S2.3中多区域云量预测数据统计与处理通过区域矢量文件进行区域云量数据剪裁，并统计剪裁后的区域云量，计算区域有效数据获率以进行区域筛选是按如下过程进行：

S2.3.1：获取区域矢量文件(SHP格式文件)，根据区域矢量文件边界进行云量预测TIF文件剪裁，对利用m个各区域矢量文件剪裁出的TIF文件进行编号，依次为Area_1，Area_2,…,Area_i,…,Area_m。

S2.3.2：云量预测值判断与预处理。常规遥感影像应用中，一幅遥感影像中云量占比≤20％即可视为该幅遥感影像有效，云量占比大于＞20％即则判定该幅影像应云量较多整体数据无效。依次遍历Area_1，Area_2,…,Area_i,…,Area_m文件的各像元值，若像元值K(i，j)≤20则将该像元值赋值为1，若像元值K

以上述区域云量预处理结果为基础，定义区域有效数据获取率为

其中，Sum_K

S2.3.3：区域初筛。以区域有效数据获取率P

所述步骤S3.2中基于SGP4模型进行轨道预报并计算星下点过境时间T以及对应的经度Lon和纬度Lat是按照如下步骤进行：

S3.2.1：基于AIAA 2006-6753提供的开源代码进行SGP4相关算法程序设计。

S3.2.2：以Line1、Line2、T

S4.1：区域星下点时空信息分析。即获取全球初筛后区域矢量文件所包含的星下点，通过所包含星下点数量、区域边缘处星下点时间，得到对应区域成像开始及结束时间，以及成像时长。

S4.1.1：遍历全球初筛后区域矢量文件，确定T

S4.1.2：由于3.2.2中计算时间间隔为1s，因此区域中包含的点位数量即可作为该区域成像时长。因为卫星每日成像任务数量有限，因此按照卫星成像载荷使用约束库中成像载荷单轨最短成像时长Path_imgmin进行筛选，去除过短的区域成像任务。

所述步骤S4.2中通过计算卫星过境区域有效幅宽内云量值进行有效数据获取率P

S4.2.1：获取初筛区域起始及结束时刻卫星星下点经纬度坐标，以起始点为站点，结束点为目标点。由于全球区域面积以及卫星单次成像最大时长的限制，因此将区域星下线作为直线处理，通过Bresenham算法计算途径像素点经纬度。

S4.2.2：卫星覆盖区域云量值计算。参与计算的像元可根据载荷成像幅宽Breadth及S4.2.1途径像素点经纬度确定。途径像素点经纬度Lon

N

其中，Length

Length

其中|Lat

则对应途径像素点相同行即相同纬度的所有载荷成像幅宽内像元经纬度坐标可表示为：

Lon

Lat

同时判断(Lon

遍历区域成像时段卫星载荷成像幅宽范围内的像元对应的云量值，并求取总值即为幅宽内云量值小于20的像元总数量，则有：

其中，Sum_K

S4.2.3：按照全球区域数量、

实施例二

参照图13，示出了本发明实施例提供的一种全球性多区域卫星成像任务智能规划装置的结构示意图，如图13所示，该装置可以包括以下模块：

参数库建立模块810，用于建立卫星参数库，并初始化观测时段；

云量数据统计模块820，用于配准全球性云量数据坐标，及统计多区域云量数据；

轨迹数据获取模块830，用于计算得到卫星星下点轨迹，并对所述卫星星下点轨迹进行预处理，得到预处理卫星星下点轨迹数据；

有效成像弧段计算模块840，用于根据所述多区域云量数据和所述预处理卫星星下点轨迹数据，计算得到卫星有效成像弧段；

最优成像弧段获取模块850，用于基于所述卫星参数库中的卫星载荷使用约束和卫星载荷成像幅宽内云量统计值，对所述卫星有效成像弧段进行筛选和优化，得到最优成像弧段；

成像方案生成模块860，用于基于所述最优成像弧段，生成卫星全球多区域成像方案。

可选地，所述参数库建立模块包括：

卫星参数库建立单元，用于根据各颗卫星的卫星参数、及卫星成像载荷的使用约束，建立所述卫星参数库；

观测时段初始化单元，用于根据需求观测开始时间和需求观测结束时间，初始化观测时段。

可选地，所述云量数据统计模块包括：

坐标系建立单元，用于根据云量预测数据，建立图像坐标系；

坐标配准单元，用于根据所述云量预测数据图像坐标系指示的图像坐标与经纬度坐标的对应关系及像元分辨率，将云量预测数据进行坐标转换并建立经纬度坐标系，得到经纬度配准的全球性云量数据；

云量数据获取单元，通过所述区域矢量文件及配准的全球性云量数据，进行区域性云量数据剪裁，获取所述多区域云量统计值。

可选地，所述轨迹数据获取模块包括：

预处理单元，用于依据卫星编号，获取卫星两行根，并对所述卫星两行根预处理；

星下点轨迹确定单元，用于基于预处理的卫星两行根，确定各卫星的卫星星下点轨迹；

轨迹数据获取单元，用于对所述卫星星下点轨迹进行降轨成像星下点筛选，得到所述预处理卫星星下点轨迹数据。

可选地，所述有效成像弧段计算模块包括：

星下点获取单元，用于获取全球初筛后区域矢量文件所包含的星下点；

经纬度计算单元，用于以卫星过境区域星下点初始点作为开始点，以结束点作为站点，通过预设算法计算途径像素点经纬度，并计算卫星载荷成像幅宽内像素点经纬度；

卫星过境弧段获取单元，用于以设置的云量阈值进行卫星过境弧段筛选，得到有效卫星过境弧段。

可选地，所述最优成像弧段获取模块包括：

弧段排序单元，用于以卫星有效过境弧段起始时刻对所有有效过境弧段进行排序；

弧段数量筛选和优化单元，根据排序结果、所述卫星参数库中的卫星成像载荷使用约束、卫星载荷成像幅宽内的云量统计值，进行有效成像弧段的缩短、合并与删除，并统计从排序的卫星有效过境弧段内进行筛选和优化的成像弧段总数量和成像总时长；

成像弧段确定单元，根据筛选和优化后的成像弧段总数量和总时长和卫星参数中的卫星成像载荷使用约束，重新设置云量阈值再次进行筛选与优化，确定最优成像弧段。

本申请所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。因此，本领域技术人员应当理解，仍然对本申请进行修改或者等同替换；而一切不脱离本申请的精神和技术实质的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请专利的保护范围中。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。