多星协同调度与任务规划方法

重特大洪涝灾害发生时，国务院及相关部门会快速响应，及时启动国内外数据获取机制，全国乃至全球的卫星面向灾区开展观测。如此多的卫星资源和如此多的观测目标，多星协同调度和规划尤为重要。传统的应急观测任务规划方案，通常根据地理位置确定，未充分考虑重特大洪涝灾害的特点，加之灾区气象和地形条件复杂，造成灾区灾后有效数据获取能力有限，未能完全覆盖灾区。这种现象在多次重特大洪涝灾害应急观测中已有所体现，一方面获取了大量的数据，另一方面又面临着有效数据严重缺乏的情况。

重特大自然灾害应急观测期间，可调度的卫星种类和数量很多，灾后卫星数据获取能力很强。其中，灾后中低空间分辨率卫星数据灾区有效覆盖率高，可用于农作物受灾、道路损毁、次生灾害等信息提取；但灾后高空间分辨率数据尤其是亚米级卫星影像有效覆盖率低，普遍存在数据获取量少、云覆盖多、数据重复率高等问题，还远远不能满足房屋倒损、灾民安置点监测应用需求。因此，如何大幅提高灾区灾后高分辨率影像的有效覆盖率，尤其是亚米级分辨率影像的有效覆盖是一个亟待解决的问题。数量和种类日益增多的在轨卫星为该问题的解决提供了可能，开展应急观测任务规划策略研究是解决该问题的重要方法，是提高卫星应用效能的重要保障，对提高卫星遥感支撑国家减灾救灾决策能力具有重要的意义。

重特大洪涝灾害应急观测任务重、时间紧，需要多星协同观测，以提高观测能力。多星协同调度需考虑气象条件、地面状况、已获取数据状况、卫星空间分辨率、重访周期、成像模式、过境时间、卫星最长连续工作时间、星上存储容量、时间窗口和观测摆角、轨道覆盖等，根据观测任务的重要性和任务完成期限，确定观测任务的执行时间。

如果缺乏科学的协同调度和合理的任务规划，将会产生大量的卫星资源冗余，降低卫星使用效能，影响卫星数据的有效覆盖率。多星协同调度与任务规划是在有限的时间范围内，综合考虑用户图像获取需求、星地资源状况、多个卫星及遥感器参数和约束条件，合理安排多个卫星资源和时间窗口，对一系列待观测任务进行选取、排序及确定观测时间，实现最大化观测目标（邱涤珊，2013）。多星协同调度与任务规划基本流程如图2-1所示。(www.xing528.com)

图2-1　多卫星协同调度与任务规划算法流程图