Semantic Description Driven Autonomous Mission Planning Method for QMX-1
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摘要: 卫星任务规划是合理配置卫星资源,获取有效数据的重要途径。针对启明星一号卫星在无用户观测需求时存在的资源浪费问题,提出一种语义描述驱动的启明星一号自主任务规划方法。首先通过分析对地观测目标的特征及其对遥感数据的需求特点,构建了全球任务语义描述模型,为卫星的自主任务规划提供了基础数据库。然后基于该描述模型,设计了一种卫星自主任务规划方法,通过构建任务规划模型,能够实现对高价值目标的自主规划,提高卫星数据获取效率,最大程度地发挥卫星的在轨应用价值。最后基于启明星一号对该模型进行了方案验证,证明了该方法的可行性,可适用于不同类型遥感卫星,在未来遥感星群实时智能服务应用中能够发挥一定的价值。Abstract:Objectives Satellite mission planning is an important way to rationally allocate satellite resources and obtain effective data. In order to solve the problem of resource waste in the absence of user demand for Qimingxing-1(QMX-1), we proposed a semantic description driven autonomous mission planning method for QMX-1.Methods By analyzing the characteristics of earth observation targets and their requirements for remote sensing data, we have construct a semantic description model for global tasks and form a global earth observation target database. Based on the description model, we design a satellite autonomous mission planning method. By building a mission planning model, we can achieve autonomous planning for high-value targets and maximize the value of satellite in orbit applications.Results and Conclusions We verifyed the proposed model based on the QMX-1 and proved the feasibility of the method in this paper. The model is applicable to different types of remote sensing satellites and can play a certain value in the future remote sensing constellation real-time intelligent service applications.
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致谢: 感谢启明星研制和运营团队对本文提供的卫星和数据资源支撑。
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表 1 不同类型目标主要属性信息表
Table 1 Main Attribute Information of Different Types of Targets
序号 基本属性 约束条件 产品需求 用途定义 目标
类型目标位置 传感器类型 空间分辨率 观测谱段 观测时段 任务优先级 最大云覆盖率/% 产品等级 潜在用户 1 建筑
区域V、M、H、T、S 高 VL、IR、MS、MW 00:00:00—24:00:00 5 10 1、2、3级 国土、建筑、交通等部门 工程建设、道路修建、城市规划、城市环境监测、路域环境监测、数字城市等 2 农作物 V、M、H 高/中/低 VL、IR、MS 08:00:00—18:00:00 4 20 1、2、3级 农业、灾害监测等部门 农作物估产与监测、病虫害防治、农情监测等 3 树木 V、M、H、T、S 高/中/低 VL、IR、MS、MW 00:00:00—24:00:00 4 20 1、2、3级 林业、环境监测、灾害监测等部门 森林火灾、农林病、植被变化等 4 水域 V、M、H、T、S 高/中/低 VL、IR、MS、MW 00:00:00—24:00:00 4 20 1、2、3级 渔业、旅游、环境监测、灾害监测等部门 水体污染、水资源调查等 5 水淹
植被V、M、H 高/中/低 VL、IR、MS 08:00:00—18:00:00 3 20 1、2、3级 农业、林业、灾害监测等部门 水培农作物估产与监测、水灾等 6 牧场 V、M、H 高/中/低 VL、IR、MS 08:00:00—18:00:00 3 20 1、2、3级 林业、环境监测等部门 牧场植被变化、土地荒漠化等 7 雪/冰 V、M、H、T、S 高/中/低 VL、IR、MS、MW 00:00:00—24:00:00 2 20 1、2、3级 环境监测、灾害监测等部门 海上冰山漂流、全球气候变化及其影响、冰雪监测等 8 裸地 V、M、H 高/中/低 VL、IR、MS 08:00:00—18:00:00 1 20 1、2、3级 环境监测国土、灾害监测等部门 荒漠化、土壤盐渍化、地质环境与地质灾害监测等 9 动目标区域 V、M、H、T、S 高 VL、IR、MS、MW 00:00:00—24:00:00 5 10 5级 国防、安全等部门及机场、港口、高校等单位 军事侦察、机场/港口变化监测等 10 应急目标区域 V、M、H、T、S 高 VL、IR、MS、MW 00:00:00—24:00:00 5 10 5级 灾害监测部门 水灾、滑坡、泥石流、地震等 注:传感器类型中,V表示可见光(visible light),M 表示多光谱(multispectral),H表示高光谱(hyperspectral),T表示热红外(thermal infrared),S表示合成孔径雷达(synthetic aperture radar);观测谱段中,VL表示可见光(visible light),IR表示红外(infrared),MS表示多谱段(multispectral),MW表示微波(microwave)。 表 2 任务规划方案
Table 2 Mission Planning Scheme
序号 地点 起始时间 结束时间 拍摄时长/s 侧摆角度 1 巴特那 2022-11-16 04:59:41 2022-11-16 05:00:02 21 向右偏移1° 2 大阪市 2022-11-16 01:46:44 2022-11-16 01:46:55 11 向左偏移5° -
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