编队干涉SAR对地测绘任务规划方法研究

发布时间：2017-09-05 21:21

  本文关键词：编队干涉SAR对地测绘任务规划方法研究

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【摘要】：编队干涉SAR对地测绘任务是卫星编队技术和对地观测需求相结合所产生的新一代对地观测任务应用。由于编队干涉SAR技术的复杂性，测绘任务对于任务规划方法提出了更高的要求，因此有必要对编队InSAR测绘任务的任务规划问题进行研究。编队干涉SAR的工作模式和工作流程给编队InSAR测绘任务规划问题提供了不同于其他规划问题的新特点。对星载干涉SAR测绘技术的原理和相关工作模式进行分析讨论，提炼出编队InSAR任务所需要考虑的约束信息，在做出合理假设的基础上，给出编队InSAR测绘任务规划问题的求解流程。 在J2摄动下编队InSAR技术中有效干涉基线约束条件与编队系统的空间位置有关，因此在己有基于平均根数法的编队系统相对轨道模型条件下，对编队InSAR测绘工作中的基线约束进行了分析。由于现有的区域目标分解方法无法应用于编队InSAR规划任务中，总结各类分解方法的特点，在约束可满足区域目标动态分解方法基础上，以判定点在球面区域内外的方法为手段，通过给出遥感器覆盖区模型，计算带有时间信息的区域目标划分条带；定义观测活动“可用信息集”概念，提出了具有约束满足特点的观测活动可用信息调整方法；针对区域目标部分覆盖的特性，使用网格统计法将任务观测的区域目标转化为网格集合，并据此给出了部分覆盖收益值计算函数；考虑到编队InSAR灵活的对地观测能力，以观测活动执行的起止时间为决策变量，建立了具有观测活动动态调整特点的编队InSAR任务规划问题的约束满足模型。 结合任务中的实际要求，在规划问题模型基础上提出了基于混合遗传模拟退火算法的整体优化求解框架。以观测活动时间序列为对象，设计了能适应约束调整过程的编码方案；将模型给出的观测活动有效性约束和独占性约束条件应用到遗传算子的设计之中，通过对解的可行性检查，以观测活动的“可用信息集”为基础，设计了当存在能量约束不满足情况时解的修补策略，，保证了规划求解过程中解的合法性；提出了具有规划任务特点的退火参数调整办法，并给出了算法停止条件；最后通过设计面向任务的仿真测试算例，验证了所建立的编队InSAR任务规划模型和求解算法的有效性。
【关键词】：卫星编队 InSAR 任务规划 区域目标 遗传算法 模拟退火
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228;V474
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-16
• 1.2.1 合成孔径雷达干涉测量技术11-13
• 1.2.2 单星对地观测任务规划问题13-14
• 1.2.3 多星对地观测任务规划问题14-15
• 1.2.4 国内外研究现状分析15-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第2章 编队InSAR测绘任务规划问题18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 编队InSAR原理以及工作流程18-24
• 2.2.1 卫星成像原理18-21
• 2.2.2 干涉SAR测绘工作模式21-23
• 2.2.3 编队InSAR测绘任务流程23-24
• 2.3 编队InSAR卫星任务规划问题要素分析24-27
• 2.3.1 基本输入输出要素24-25
• 2.3.2 测绘任务规划问题约束条件25-26
• 2.3.3 编队InSAR卫星任务规划问题特点26-27
• 2.4 测绘任务规划和求解过程27-29
• 2.4.1 基本假设和问题简化27-28
• 2.4.2 编队InSAR全球陆地测绘规划问题求解流程28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 编队InSAR测绘任务规划问题建模30-56
• 3.1 引言30
• 3.2 编队InSAR轨道和测高模型30-36
• 3.2.1 J_2摄动下卫星轨道模型30-32
• 3.2.2 J_2摄动下编队卫星相对轨道模型32-33
• 3.2.3 编队InSAR测高有效基线模型33-36
• 3.3 基于约束的区域目标候选观测活动时间窗口计算36-49
• 3.3.1 区域目标分解方法的比较和选择36-38
• 3.3.2 星下点轨迹表示38-39
• 3.3.3 遥感器覆盖区模型39-41
• 3.3.4 判断目标点在球面区域内外的方法41-42
• 3.3.5 区域目标可见时间窗口的计算方法42-44
• 3.3.6 拓展的区域目标的动态分解算法44-47
• 3.3.7 基于约束信息的观测活动可用时间窗口修正方法47-49
• 3.4 全球陆地区域建模49-53
• 3.4.1 全球陆地区域网格化49-51
• 3.4.2 基于网格的覆盖收益率计算51-53
• 3.5 编队InSAR规划问题约束满足问题模型53-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 编队InSAR测绘任务规划问题求解框架56-70
• 4.1 引言56
• 4.2 求解算法选择与分析56-58
• 4.2.1 相关算法原理简述56-57
• 4.2.2 求解算法分析57-58
• 4.3 基于遗传模拟退火算法的规划问题求解框架58-66
• 4.3.1 观测活动序列编码58-60
• 4.3.2 遗传算子设计60-62
• 4.3.3 约束冲突的修正策略62-64
• 4.3.4 解的接受准则64
• 4.3.5 冷却进度表64-66
• 4.3.6 最优解保留66
• 4.4 基于GSA算法的编队InSAR规划问题求解描述66-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第5章 面向任务的测绘任务规划仿真与分析70-84
• 5.1 引言70
• 5.2 规划模型基本属性仿真分析70-77
• 5.2.1 区域目标网格化处理70-73
• 5.2.2 基于约束信息的观测活动可用时间窗口修正73-77
• 5.3 面向任务的规划仿真结果77-83
• 5.3.1 观测任务的设计77-78
• 5.3.2 应用实例求解78-83
• 5.4 本章小结83-84
• 结论84-86
• 参考文献86-92
• 致谢92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 白国庆;白保存;徐一帆;陈英武;;多星协同对区域目标观测的动态划分方法[J];测绘科学;2010年06期

2 马仑;廖桂生;李真芳;;利用分布式小卫星InSAR系统获取宽域、高分辨率、高精度三维地形[J];电子学报;2009年09期

3 徐忠良;谭跃进;;面向区域目标的测绘卫星任务调度方法[J];科学技术与工程;2012年28期

4 张锦绣;穆冬;曹喜滨;陈筠力;;编队干涉SAR系统空间构形倾角确定准则研究[J];系统工程与电子技术;2009年05期

5 罗小军;黄丁发;刘国祥;;利用ERS-1/2串接雷达干涉建立高山地区数字高程模型的实验研究[J];遥感技术与应用;2009年03期

本文编号：800157