遥感卫星系统任务效能评估方法研究

发布时间：2017-12-30 03:32

本文关键词：遥感卫星系统任务效能评估方法研究　出处：《中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：当前,卫星遥感正处于手段日益丰富、能力水平快速提升的重要阶段,也是其效益发挥日趋显著的重要时期。信息化社会及信息化战争形态的深入发展,对全方位、持续、实时探测及快速响应等能力提出了新的更高要求,需要对遥感卫星系统对需求的满足程度做出科学评估,为准确把握发展方向和重点提供可靠依据。基于这一应用要求,从分析系统效能评估的基础理论和方法入手,选择基于ADC模型的遥感卫星系统任务效能评估方法。以此为基础,构建了遥感卫星系统任务分析模式和任务模型,分析归纳了当前及今后一个时期卫星遥感的基本任务,设计了面向区域覆盖探测、目标精细探测和广域海洋动目标探测等典型任务的遥感卫星系统能力指标体系,建立了探测范围、重复探测能力、目标辨识能力、目标定位能力和系统响应能力等指标的评估分析模型。在此基础上,针对区域覆盖探测任务、多目标获取等任务,进行了任务效能建模与仿真分析,验证了能力指标体系和评估模型的正确性,并进一步提出并建立了基于目标获取量和获取精度综合评价的光学卫星信息获取能力指数模型。(1)建立了一种基于目标获取量和获取精度综合评价的光学卫星信息获取能力指数模型。在分析运行轨道、成像分辨率、成像幅面、姿态机动等因素对遥感卫星信息获取能力影响的基础上,建立了基于系统重访、目标辨识、指向调节等时空要素的信息获取能力指数评价模型,该模型简洁直观,以系统实际承担的具体任务为指引,集成了目标获取数量和目标获取精度两个维度信息,能够充分体现系统的运行逻辑和指标间的物理关联,评估结果具备直观易读性和可理解性,是具有实际物理意义的评价方法,有效克服了效能评估过程中普遍存在的主观性、模糊性。(2)提出了一种基于信息要素的遥感卫星系统任务效能指标体系构建模式。针对遥感应用需求的多样性和非同构性,采用统一的信息要素顶层框架和聚类分析法,实现了遥感任务的规范化模型化处理;针对遥感信息的时空频谱分布,基于信息要素,结合层次分析法,构建了基于典型探测任务的遥感卫星系统能力框架和指标体系,实现统一基准下系统时空频谱特性的一致表达,涵盖信息完整性、准确性、时效性等要素,并具体描述遥感卫星系统的空间域、时间域、信息域和数量域行为特性,为开展面向任务的系统能力评估奠定了基础。(3)建立了一种覆盖任务各环节的遥感卫星系统全链路效能评估模型。针对遥感卫星系统多任务与多链路并行、控制流与信息流交错等特性,进行系统动态特性建模,建立了基于时序推进的全链路响应与信息保障能力评估模型,能够具体分析任务发起时机、任务响应方式、控制指令上行等任务环节和传感器指向调节、信息传输带宽等卫星能力参数对任务效能的影响,并充分体现系统能源及数据等资源竞争、气候及人为干扰等环境条件下的系统行为特性,可有效实现从用户角度出发的应用效能评估。(4)建立了一种基于一重覆盖资源最大化利用的区域覆盖探测任务评估模型。针对区域覆盖探测任务中影响因素多、计算量大、优化难度大的现实,立足网格点覆盖法,设计了可视带宽覆盖和瞬时带宽覆盖迭代进行的覆盖算法,采用一重可视覆盖中瞬时覆盖资源最大化利用的覆盖策略,实现区域覆盖探测任务的快速准确评估,优化了覆盖探测效率,并大幅提高了计算效率。同时,基于该算法,还能够具体分析遥感卫星种类、成像质量和气象等环境条件变化时,覆盖探测任务完成情况的变化,算法实用性大大提高。通过上述工作,形成了链路较为完整的遥感卫星系统任务效能评估方法,涵盖应用需求分析、基本任务聚类、评估指标体系构建、能力指标建模仿真、任务效能综合评估等各个环节,对于实现遥感卫星系统任务效能评估的规范化、定量化具有重要支撑作用,可为准确把握卫星遥感领域后续发展的方向重点,以及规划相关手段和技术的发展提供可靠依据。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：V443.5;V474.2

【参考文献】