王靜巧 楊磊 莊超然 史小金

面向應(yīng)急事件的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)

王靜巧1,2楊磊1,2莊超然1,2史小金1,2

（1 中國四維測繪技術(shù)有限公司，北京 100094）（2 中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心，北京 100094）

陸地觀測衛(wèi)星在軌運控中，面向用戶成像需求的任務(wù)規(guī)劃通常分為常規(guī)和應(yīng)急兩種類型。常規(guī)任務(wù)規(guī)劃即根據(jù)需求的類型及空間位置，結(jié)合衛(wèi)星軌道信息進行需求過境計算及常規(guī)任務(wù)安排，以獲取衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃即通過技術(shù)手段實現(xiàn)衛(wèi)星快速應(yīng)急成像。文章通過分析衛(wèi)星常規(guī)及應(yīng)急運控模式，提出了衛(wèi)星應(yīng)急成像任務(wù)規(guī)劃模式下需求統(tǒng)籌、衛(wèi)星資源綜合調(diào)度、應(yīng)急可行性分析、測控和接收資源調(diào)度、應(yīng)急計劃快速調(diào)整等關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了中國陸地觀測衛(wèi)星應(yīng)急成像能力，對應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計提出可行性建議，有效地提高了衛(wèi)星應(yīng)急時效性。

任務(wù)規(guī)劃 應(yīng)急成像 智能匹配 動態(tài)任務(wù)規(guī)劃 陸地觀測衛(wèi)星

0 引言

目前我國民用陸地觀測衛(wèi)星在軌運行20余顆，傳感器類型涵蓋光學(xué)、雷達等，軌道分為高軌和低軌。應(yīng)急災(zāi)害響應(yīng)一般指針對無預(yù)兆的突發(fā)的自然災(zāi)害或人為的事故災(zāi)難，如地震，洪澇，火災(zāi)等進行及時響應(yīng)和處理方案的制定與實施，以最大程度減少損失。遙感作為應(yīng)急觀測的重要手段，當(dāng)應(yīng)急災(zāi)害發(fā)生時，快速利用遙感衛(wèi)星資源實現(xiàn)監(jiān)測，為災(zāi)害預(yù)警、決策、評估提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

目前，常規(guī)任務(wù)規(guī)劃模式可以滿足各遙感用戶日常數(shù)據(jù)應(yīng)用。在應(yīng)急調(diào)度中，國內(nèi)外針對應(yīng)急衛(wèi)星資源和測控資源以及協(xié)同觀測研究較多，例如面向地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急的國產(chǎn)衛(wèi)星觀測能力分析、面向自然災(zāi)害應(yīng)急的衛(wèi)星協(xié)同觀測策略研究[1-13]，也有考慮了衛(wèi)星全流程提出了系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)想，但都側(cè)重于應(yīng)急需求分析，衛(wèi)星資源、測控資源和地面站資源調(diào)度[14-19]，對于基于任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)應(yīng)急全流程研究較少。

本文結(jié)合實際運行的多星任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)[20-21]和常規(guī)應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃流程，提出了需求統(tǒng)籌、衛(wèi)星資源綜合調(diào)度、應(yīng)急可行性分析、測控和接收資源調(diào)度、應(yīng)急計劃快速調(diào)整，以及應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)應(yīng)急數(shù)據(jù)快速獲取。

1 常規(guī)任務(wù)規(guī)劃分析

1.1 常規(guī)任務(wù)規(guī)劃模式

遙感衛(wèi)星常規(guī)成像任務(wù)制定，需要根據(jù)用戶日常采集需求，在滿足傳感器使用約束條件下，結(jié)合天氣預(yù)報信息、任務(wù)優(yōu)先級、沖突消解情況等，對衛(wèi)星和地面站接收資源進行規(guī)劃和調(diào)度，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)獲取情況，制定遙感衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃方案，使得需求覆蓋和星地資源利用率最大化。并生成傳感器工作計劃指令、地面站接收計劃和數(shù)據(jù)處理計劃，分別發(fā)送至測控、接收和數(shù)據(jù)處理部門。

1.2 常規(guī)任務(wù)規(guī)劃簡介

常規(guī)任務(wù)規(guī)劃涉及用戶需求、衛(wèi)星運控、衛(wèi)星測控和數(shù)據(jù)接收等部分。

用戶需求主要為各遙感用戶根據(jù)具體的國土覆蓋、科研、實驗等觀測任務(wù)提出的常規(guī)觀測需求，以及國防、減災(zāi)等應(yīng)急觀測需求。需求類型為多軌覆蓋區(qū)域目標(biāo)或單軌覆蓋點位（小區(qū)域）目標(biāo)，需求獲取周期分為一次有效觀測或多次重復(fù)觀測。

衛(wèi)星運控指統(tǒng)籌所有用戶觀測需求，根據(jù)優(yōu)先級、氣象預(yù)報信息、緊迫程度消解衛(wèi)星資源沖突，調(diào)整最優(yōu)側(cè)擺角度，制定成像計劃；針對多星協(xié)同衛(wèi)星觀測任務(wù)，統(tǒng)籌衛(wèi)星資源，規(guī)劃側(cè)擺角度，達到連片覆蓋，避免重復(fù)拍攝。衛(wèi)星有剩余拍攝資源時，結(jié)合氣象信息選擇無云區(qū)域，并結(jié)合歷史全球漏縫區(qū)域，將衛(wèi)星和地面站資源利用率達到最大化，充分發(fā)揮星地效能，實現(xiàn)全國、全球遙感數(shù)據(jù)周期性有效覆蓋。

衛(wèi)星測控中測控資源主要用于遙測參數(shù)下傳和遙控指令上傳。常規(guī)情況下，太陽同步衛(wèi)星每天運行14～15圈，測控圈次提前一周每天分配2～4圈，白天和晚上均勻分布。衛(wèi)星計劃制定周期一般為一天，選擇晚上的測控圈次上注次日衛(wèi)星成像指令。測控資源可以滿足衛(wèi)星常規(guī)任務(wù)上注頻次。

數(shù)據(jù)下傳采用地面接收站內(nèi)實傳，地面站外星上記錄數(shù)據(jù)順序回放。地面站按照接收計劃接收衛(wèi)星下傳數(shù)據(jù)，發(fā)送至地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸處理可滿足常規(guī)時效性要求。

用戶常規(guī)成像需求一般提前提出，數(shù)據(jù)在一定周期內(nèi)有效覆蓋即可，計劃制定時間充裕，衛(wèi)星常規(guī)任務(wù)規(guī)劃時效性可滿足用戶常規(guī)需求。應(yīng)急任務(wù)具有突發(fā)性，常規(guī)任務(wù)規(guī)劃周期、測控資源和數(shù)據(jù)接收傳輸可能無法滿足應(yīng)急觀測要求。

2 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃分析

2.1 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃模式

自然災(zāi)害或者其他應(yīng)急觀測任務(wù)，需要快速響應(yīng)，及時調(diào)動衛(wèi)星資源獲取影像數(shù)據(jù)。首要任務(wù)是根據(jù)用戶提供的應(yīng)急經(jīng)緯度信息，計算衛(wèi)星過境時間。若應(yīng)急發(fā)生時，衛(wèi)星當(dāng)天均已過境應(yīng)急區(qū)域，不具備觀測窗口，則次日進行任務(wù)安排，該過程不涉及修改或者刪除星上已有指令，符合衛(wèi)星常規(guī)制定周期，容易實現(xiàn)。若當(dāng)日還未過境應(yīng)急區(qū)域，則可安排當(dāng)日成像，若星上已有指令相沖突，需要申請應(yīng)急測控資源，制定應(yīng)急觀測計劃，生成應(yīng)急指令上注衛(wèi)星，以及應(yīng)急接收計劃發(fā)送至地面接收站。

針對突發(fā)應(yīng)急觀測任務(wù)，當(dāng)天獲取數(shù)據(jù)對任務(wù)規(guī)劃要求較高。后續(xù)持續(xù)的觀測，全鏈路仍為應(yīng)急快速獲取數(shù)據(jù)，但任務(wù)規(guī)劃為常規(guī)的應(yīng)急安排。如圖1所示主要針對當(dāng)天應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃進行分析。

圖1 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃鏈路

2.2 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃分析

（1）應(yīng)急需求分析

災(zāi)害類型：應(yīng)急災(zāi)害主要有爆炸、火災(zāi)、地震、滑坡、泥石流、堰塞湖、火山、溢油、雪災(zāi)、洪澇、龍卷風(fēng)、臺風(fēng)等，不同的應(yīng)急觀測任務(wù)對衛(wèi)星、傳感器和分辨率要求有所不同，不同災(zāi)害需要匹配相應(yīng)的衛(wèi)星資源。

目標(biāo)大?。簯?yīng)急觀測任務(wù)根據(jù)災(zāi)害區(qū)域大小，分為點目標(biāo)、多點目標(biāo)、區(qū)域等。針對點目標(biāo)多星同時過境，可多次進行觀測；多點、區(qū)域目標(biāo)一顆衛(wèi)星不能完整覆蓋時，需多星聯(lián)合觀測。

衛(wèi)星分類：雷達衛(wèi)星主要拍攝洪澇災(zāi)害，光學(xué)衛(wèi)星用于拍攝其他應(yīng)急災(zāi)害事件。

分辨率：高分辨率優(yōu)于2m的衛(wèi)星資源常用于拍攝爆炸、火災(zāi)、地震等應(yīng)急災(zāi)害事件；分辨率2m以下的中低分辨率衛(wèi)星常用于拍攝火山、溢油、洪澇等較大范圍的災(zāi)害事件。

軌道類型：太陽同步軌道衛(wèi)星以其較高的分辨率及多星聯(lián)合快速重訪能力，可用于各種類型的災(zāi)害監(jiān)測及應(yīng)急事件響應(yīng)；地球同步軌道衛(wèi)星由于其具有較大的觀測范圍，以及一天內(nèi)多次機動能力，常用于森林火災(zāi)巡查，火山爆發(fā)監(jiān)測等。

觀測周期：一次觀測、一次有效（無云）和多次觀測。

（2）應(yīng)急可行性分析

針對應(yīng)急類型，匹配衛(wèi)星資源，計算衛(wèi)星過境時間、側(cè)擺角度等信息。單顆光學(xué)衛(wèi)星平均3～5天重訪一次，4顆衛(wèi)星平均每天重訪一次。目前在軌運行陸地觀測衛(wèi)星20余顆，每天平均重訪3～4次。光學(xué)衛(wèi)星降交點地方時一般設(shè)置為10:30，該觀測時段成像的光照條件最好，因太陽高度角近似相同，有利用農(nóng)、林、國土等行業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)拼接使用。隨著衛(wèi)星長時間的運行，降交點地方時發(fā)生一定變化，但也基本集中在9:00—11:00之間。由于衛(wèi)星過境時間相對集中[22-24]，對突發(fā)應(yīng)急觀測任務(wù)的完成有一定弊端。衛(wèi)星側(cè)擺使得對目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)的觀測時間范圍擴大，表1展示了不同緯度，不同經(jīng)度的點目標(biāo)太陽同步衛(wèi)星星下點及側(cè)擺后時間范圍。例如：對于點目標(biāo)（東經(jīng)120°，北緯40°）而言，東部地區(qū)點目標(biāo)在衛(wèi)星側(cè)擺的情況下，觀測時間范圍集中在9:05—11:42；而在衛(wèi)星不側(cè)擺的情況下，其觀測時間范圍會有所縮短。不同經(jīng)緯度地區(qū)在衛(wèi)星側(cè)擺及不側(cè)擺情況下可觀測的時間范圍如表1所示。

表1 不同經(jīng)緯度點位觀測時間范圍

Tab.1 Observation time range in different degrees of longitude and latitude points

當(dāng)天應(yīng)急成像需要滿足一定條件：應(yīng)急需求提出在成像前，具備測控資源。如圖2所示為應(yīng)急任務(wù)的執(zhí)行時刻，假設(shè)為應(yīng)急需求提出時間，1為測控站開始時間，2為衛(wèi)星指令開始執(zhí)行時間，3為衛(wèi)星過境時間。＜3，即需求提出時間在成像前，但涉及刪除星上指令或者做指令替換，則一般需要提前一個測控圈執(zhí)行刪除或者替換，即3－2一般大于衛(wèi)星運行一圈時間，當(dāng)然若可使用中繼測控資源則該時段響應(yīng)可縮減。1－，為應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃時間。3－2是指令開始執(zhí)行與衛(wèi)星成像時間間隔，為衛(wèi)星固有的時間，該時長一般為分鐘級。通常情況下，應(yīng)急發(fā)生在衛(wèi)星成像前2h，即3－大于2h，應(yīng)急任務(wù)可執(zhí)行性較高。

圖2 應(yīng)急任務(wù)執(zhí)行時刻

應(yīng)急測控：針對當(dāng)日應(yīng)急指令上注，需要具備成像前測控資源，且需判斷已有的測控資源是否滿足應(yīng)急測控條件，若測控資源不能滿足應(yīng)急指令上注，需協(xié)調(diào)增加測控資源。

應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃：應(yīng)急觀測需求提出當(dāng)天可調(diào)度衛(wèi)星進行應(yīng)急觀測，但由于當(dāng)天的衛(wèi)星指令已上注，且與應(yīng)急任務(wù)相沖突，因此需要調(diào)整衛(wèi)星成像計劃或者制定優(yōu)先級高的指令進行替換。

成像計劃調(diào)整：通過設(shè)置應(yīng)急時刻，選擇測控時間至應(yīng)急成像時間之間某一時刻作為應(yīng)急方案開始時刻，調(diào)整這一時刻后的成像計劃；保持當(dāng)天已執(zhí)行計劃無變化，進行應(yīng)急任務(wù)及后續(xù)任務(wù)的重新編排，如果應(yīng)急區(qū)域在地面站接收范圍內(nèi)，使用實傳模式，若應(yīng)急區(qū)域在接收站范圍外，使用記錄模式，選擇最近地面站下傳；重新編排的應(yīng)急成像方案生成對應(yīng)計劃及指令，分別更新至地面站、數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，應(yīng)急指令通過應(yīng)急測控圈次上注衛(wèi)星。

指令替換：制定應(yīng)急成像計劃，設(shè)置為高優(yōu)先級，上注應(yīng)急指令替換星上已有成像指令。

應(yīng)急接收：地面站備份接收應(yīng)急數(shù)據(jù)，優(yōu)先傳輸至處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理采用截取應(yīng)急區(qū)域快速處理技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速處理。

2.3 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)

（1）需求與衛(wèi)星資源智能匹配

根據(jù)災(zāi)害類型分類使用不同的衛(wèi)星、不同的傳感器和不同的分辨率進行觀測，例如洪澇災(zāi)害主要以雷達衛(wèi)星為主觀測，森林火災(zāi)可白天使用可見光載荷，晚上使用紅外相機觀測。通過統(tǒng)籌陸地觀測衛(wèi)星資源，構(gòu)建應(yīng)急需求與衛(wèi)星傳感器匹配模型，突發(fā)應(yīng)急災(zāi)害發(fā)生時，依據(jù)災(zāi)害類型即可快速智能匹配對應(yīng)的資源進行應(yīng)急籌劃。

（2）自動化應(yīng)急分析及規(guī)劃

結(jié)合需求，統(tǒng)籌衛(wèi)星、測控和接收資源，建立全鏈路閉環(huán)自動化分析和管理系統(tǒng)，從需求分析、任務(wù)規(guī)劃、測控資源申請、接收、傳輸和處理進行全局統(tǒng)籌，實現(xiàn)全鏈路狀態(tài)跟蹤。主要為應(yīng)急任務(wù)自動匹配衛(wèi)星資源，快速計算衛(wèi)星過境時間信息；測控資源匹配，判斷是否需要申請應(yīng)急測控資源；星上指令分析，根據(jù)衛(wèi)星能力和成像計劃分析進行指令替換或者刪除重注，實現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)。若需要刪除星上指令，根據(jù)星上已有成像計劃和測控資源窗口，衛(wèi)星使用約束，快速定位衛(wèi)星指令刪除時間點，自動反饋測控部門，執(zhí)行星上指令刪除。若替換星上指令，制定應(yīng)急計劃生成指令，測控部門應(yīng)急上注。

（3）應(yīng)急動態(tài)規(guī)劃

常規(guī)情況下，測控資源由測控部門按照測控天線數(shù)量，統(tǒng)籌所有測運控衛(wèi)星統(tǒng)一分配。成像計劃制定周期常規(guī)每天制定一天任務(wù)，為了實現(xiàn)快速應(yīng)急，按照測控資源每天制定多批計劃執(zhí)行上注，應(yīng)急任務(wù)發(fā)生后可以動態(tài)調(diào)整成像計劃，隨時插入[25]。測控資源按照成像需求和衛(wèi)星任務(wù)周期合理預(yù)分配，既有利于滿足用戶常規(guī)需求拍攝，又滿足應(yīng)急任務(wù)拍攝。

3 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計

3.1 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)

統(tǒng)籌應(yīng)急需求、衛(wèi)星資源、測控資源和接收資源，實現(xiàn)快速應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取。應(yīng)急觀測系統(tǒng)主要分為三個模塊（如圖3所示），應(yīng)急需求模塊、應(yīng)急籌劃分析模塊和應(yīng)急計劃調(diào)整模塊。

圖3 多星應(yīng)急聯(lián)合調(diào)度基本框架

應(yīng)急需求模塊：應(yīng)急任務(wù)與衛(wèi)星資源智能匹配中，針對點目標(biāo)計算相對簡單，計算衛(wèi)星過境側(cè)擺角度和成像時間，按照最小角度、最高分辨率、計劃調(diào)整便捷、任務(wù)沖突少原則選擇成像資源。針對一軌不能覆蓋的大區(qū)域目標(biāo)，多星聯(lián)合覆蓋，多星不能完整覆蓋時，確定拍攝區(qū)域優(yōu)先級。

應(yīng)急籌劃分析模塊：該模塊通過接口方式，獲取各衛(wèi)星成像計劃。針對刪除指令重注應(yīng)急指令衛(wèi)星，判斷刪除時段（當(dāng)前時間至應(yīng)急成像前），獲取此時間段測控窗口，測控窗口不滿足，向測控部門以接口方式申請，并直接進入現(xiàn)有規(guī)劃系統(tǒng)，根據(jù)衛(wèi)星成像計劃定位刪除時機，自動推送至測控部門執(zhí)行刪除。針對指令替換衛(wèi)星，定位指令上注時機，是否具備測控資源。

圖4 應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃執(zhí)行過程

應(yīng)急計劃調(diào)整模塊：針對刪除指令重注衛(wèi)星，加載應(yīng)急需求，對應(yīng)急籌劃分析模塊定位的刪除點后的計劃重新規(guī)劃，生成應(yīng)急計劃。對于指令替換衛(wèi)星，根據(jù)應(yīng)急點位，替換應(yīng)急前一軌的成像任務(wù)編號，并生成優(yōu)先級高的應(yīng)急指令。

指令發(fā)送：應(yīng)急指令和接收處理計劃分別發(fā)送測控部門、接收系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。

應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃具體執(zhí)行過程見圖4。

3.2 應(yīng)用仿真

2021年3月21日8時火災(zāi)應(yīng)急觀測，點位東經(jīng)109.2°，北緯28°，任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)智能匹配陸地觀測衛(wèi)星資源，包括“資源一號”02C/02D/04/04A星（ZY-1 02C/02D/04/04A）、“資源三號”01/02/03星（ZY-3 01/02/03）、“高分一號/二號/六號/七號”衛(wèi)星（GF-1/2/6/7）、“高分一號”B、C、D星（GF-1B/C/D）等。經(jīng)過軌道快速計算，得出衛(wèi)星當(dāng)天過境窗口（見表2），由表2可知當(dāng)天過境衛(wèi)星共計4顆。由于火災(zāi)區(qū)域面積較小，可進行單點位拍攝，一顆衛(wèi)星成像即可。對衛(wèi)星已上注成像計劃進行可行性分析，GF-1D衛(wèi)星滿足3–2＞2h，同時該衛(wèi)星可在成像期間刪除指令，且在成像前一圈具備測控窗口，因此確定使用該星執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)。指令上注窗口時間弧段為10:01—10:12，根據(jù)該圈指令執(zhí)行時間，定位指令刪除時機，執(zhí)行星上已有指令刪除，同時制定應(yīng)急成像計劃，生成衛(wèi)星應(yīng)急成像指令，由該測控圈隨后及時上注衛(wèi)星。

表2 衛(wèi)星應(yīng)急點位過境時刻

4 結(jié)論及展望

本文從應(yīng)急任務(wù)衛(wèi)星快速成像出發(fā)，分析了常規(guī)任務(wù)規(guī)劃和應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃模式，提出了應(yīng)急可行性分析和任務(wù)規(guī)劃模式，并對涉及關(guān)鍵技術(shù)進行分析。本文提出的應(yīng)急任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計思路，能夠解決應(yīng)急任務(wù)資源綜合統(tǒng)籌快速規(guī)劃問題，通過多星應(yīng)急統(tǒng)籌規(guī)劃，有效提升陸地觀測衛(wèi)星應(yīng)急成像的時效性。

遙感觀測在應(yīng)急救災(zāi)中發(fā)揮著越來越重要的作用，為了實現(xiàn)衛(wèi)星快速應(yīng)急成像，建議衛(wèi)星降交點地方時離散分布，設(shè)置13:00、15:00軌道面衛(wèi)星，且每個軌道面設(shè)置衛(wèi)星星座，每天可有離散分布觀測窗口。合理測控站點空間位置及數(shù)量，確保地面測控資源充裕，同時衛(wèi)星具備中繼測控、快速替換指令功能，有效提升陸地觀測衛(wèi)星應(yīng)急成像的時效性。

[1] 董毅博, 李海峰, 周曉光. 面向地災(zāi)應(yīng)急的國產(chǎn)衛(wèi)星觀測能力分析[J]. 測繪工程, 2016, 25(7): 51-56.

DONG Yibo, LI Haifeng, ZHOU Xiaoguang. Observing Capability Analysis of Domestic Satellites in Geological Hazard Oriented Emergencies[J]. Engineering of Surveying and Mapping, 2016, 25(7): 51-56. (in Chinese)

[2] 陳彥斌, 高越. 遙感衛(wèi)星測控接收資源一體化調(diào)度技術(shù)[J]. 中國新通信, 2019, 21(23): 44-45.

CHEN Yanbin, GAO Yu. Integrated Scheduling Technology of Remote Sensing Satellite Measurement and Control Receiving Resources[J]. China New Telecommunications, 2019, 21(23): 44-45. (in Chinese)

[3] 和海霞, 武斌, 李儒, 等. 面向自然災(zāi)害應(yīng)急的衛(wèi)星協(xié)同觀測策略研究[J]. 航天返回與遙感, 2018, 39(6): 91-101.

HE Haixia, WU Bin, LI Ru, et al. Research on Requirements and Strategies of Satellite Cooperative Observation for Natural Disaster Emergency Response[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2018, 39(6): 91-101. (in Chinese)

[4] 畢宇平, 祝江漢, 朱曉敏. 應(yīng)急條件下多星協(xié)同調(diào)度方法研究[J]. 科技傳播, 2011(11): 101-102.

BI Yuping, ZHU Jianghan, ZHU Xiaomin. Emergency Conditions More Collaborative Scheduling Method Research Star[J]. Public Communication of Science & Technology, 2011(11): 101-102. (in Chinese)

[5] 劉三超, 高懋芳. 災(zāi)害監(jiān)測應(yīng)急虛擬衛(wèi)星星座及應(yīng)用服務(wù)研究[J]. 航天器工程, 2018, 27(4): 127-134.

LIU Sanchao, GAO Maofang. Study on Natural Disaster Monitoring and Emergency Virtual Satellite Constellation and Pattern of Application and Service[J]. Spacecraft Engineering, 2018, 27(4): 127-134. (in Chinese)

[6] 黃宇飛, 徐嘉, 白紹竣, 等. 衛(wèi)星紅外遙感技術(shù)及其在防災(zāi)救災(zāi)中的應(yīng)用研究[J]. 航天返回與遙感, 2020, 41(5): 118-126.

HUANG Yufei, XU Jia, BAI Shaojun, et al. Satellite Infrared Remote Sensing Technology and Its Application in Disaster Prevention and Relief[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2020, 41(5): 118-126. (in Chinese)

[7] 劉建強, 安文韜, 梁超, 等. 高分三號衛(wèi)星在應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 衛(wèi)星應(yīng)用, 2021(9): 33-40.

LIU Jianqiang, AN Wentao, LIANG Chao, et al. Application of Gaofen-3 Satellite in Emergency Monitoring[J]. Satellite Application, 2021(9): 33-40. (in Chinese)

[8] 許繼爽, 王詩奎, 楊鶴猛, 等. 高分辨率遙感衛(wèi)星在應(yīng)急監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 衛(wèi)星應(yīng)用, 2016(3): 48-53.

XU Jishuang, WANG Shikui, YANG Hemeng, et al. Application of High-resolution Remote Sensing Satellites in Emergency Monitoring[J]. Satellite Application, 2016(3): 48-53. (in Chinese)

[9] 劉剛, 許宏健, 馬海濤, 等. 基于國產(chǎn)衛(wèi)星的大宗用地快速應(yīng)急監(jiān)測應(yīng)用研究[J]. 測繪與空間地理信息, 2011, 34(3): 78-80.

LIU Gang, XU Hongjian, MA Haitao, et al. Study on Large Land Fast Emergency Monitoring Application Based on Domestic Satellite[J]. Geomatics & Spatial Information Technology, 2011, 34(3): 78-80. (in Chinese)

[10] 汪鴻濱, 雒永剛. 衛(wèi)星技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險防控領(lǐng)域的應(yīng)用與實踐[J]. 數(shù)字通信世界, 2021(6): 30-32.

WANG Hongbin, LUO Yonggang. Application on the Satellite Technology in the Field of Geological Disaster Prevention and Control[J]. Digital Communication World, 2021(6): 30-32. (in Chinese)

[11] 黃樹松, 夏天, 趙英芬, 等. 國產(chǎn)民用陸地觀測衛(wèi)星應(yīng)急服務(wù)[J]. 衛(wèi)星應(yīng)用, 2019(10): 38-41.

HUANG Shusong, XIA Tian, ZHAO Yingfen, et al. Domestic Civil Land Observation Satellite Emergency Service[J]. Satellite Application, 2019(10): 38-41. (in Chinese)

[12] 鄭恩紅. 遙望大地感知災(zāi)害的太空之眼——解讀近十年來我國遙感衛(wèi)星國內(nèi)外應(yīng)急救災(zāi)情況[J]. 太空探索, 2019(8): 7-13.

ZHENG Enhong. Interpretation of the Emergency Disaster Relief Situation of My Country's Remote Sensing Satellites at Home and Abroad in the Past Ten Years[J]. Space Exploration, 2019(8): 7-13. (in Chinese)

[13] 陳曦, 李京. 衛(wèi)星技術(shù)在我國災(zāi)害管理中的應(yīng)用[J]. 衛(wèi)星應(yīng)用, 2014(10): 24-27.

CHEN Xi, LI Jing. Application of Satellite Technology in Disaster Management in My Country[J]. Satellite Application, 2014(10): 24-27. (in Chinese)

[14] 董勇. 面向應(yīng)急管理的天基系統(tǒng)需求與構(gòu)建設(shè)想[J]. 航天器工程, 2019, 28(6): 1-7.

DONG Yong. Requirements and Construction of Spaced-based Systems for Emergency Management[J]. Spacecraft Engineering, 2019, 28(6): 1-7. (in Chinese)

[15] 楊正磊, 張海威, 王瑞花, 等. 應(yīng)急條件下星地資源綜合運用模式研究[J]. 航天器工程, 2017, 26(1): 6-11.

YANG Zhenglei, ZHANG Haiwei, WANG Ruihua, et al. Research on Integrated Handling Mode of Satellite and Station Resources Under Emergency Conditions[J]. Spacecraft Engineering, 2017, 26(1): 6-11. (in Chinese)

[16] 姚前, 甘永, 光潔, 等. 美國地球系統(tǒng)觀測臺（ESO）計劃介紹[J]. 航天返回與遙感, 2021, 42(6): 1-8.

YAO Qian, GAN Yong, GUANG Jie, et al. An Introduction to NASA's Earth System Observatory Project[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2021, 42(6): 1-8. (in Chinese)

[17] 王保華, 李可, 唐紹凡, 等. 高分辨率超大幅寬星載成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J]. 航天返回與遙感, 2021, 42(1): 92-99.

WANG Baohua, LI Ke, TANG Shaofan, et al. Optical System Design of a Spaceborne Imaging Spectrometer with High Resolution and Super Swatch[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2021, 42(1): 92-99. (in Chinese)

[18] 唐新明, 劉錕, 王界, 等. 衛(wèi)星遙感應(yīng)急監(jiān)測信息服務(wù)框架設(shè)計與應(yīng)用——以四川木里森林火災(zāi)為例[J]. 測繪通報, 2020(12): 110-113.

TANG Xinming, LIU Kun, WANG Jie, et al. Design and Application of Satellite Remote Sensing Emergency Monitoring Information Service Framework—A Case Study of Forest Fire in Muli, Sichuan Province[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2020(12): 110-113. (in Chinese)

[19] 陳韜亦, 彭會湘, 王彬. 遙感衛(wèi)星災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測效能評估指標(biāo)體系構(gòu)建[J]. 計算機測量與控制, 2020, 28(9): 256-261.

CHEN Taoyi, PENG Huixiang, WANG Bin. Efficiency Evaluation Index System Establishment for Disaster Emergency Monitoring Based on Remote Sensing Satellites[J]. Computer Measurement & Control, 2020, 28(9): 256-261. (in Chinese)

[20] 王沛, 譚躍進. 衛(wèi)星對地觀測任務(wù)規(guī)劃問題簡明綜述[J]. 計算機應(yīng)用研究, 2008, 25(10): 2893-2897.

WANG Pei, TAN Yuejin. Mission Planning Problem for Earth Observing Satellites: A Survey[J]. Application Research of Computers, 2008, 25(10): 2893-2897. (in Chinese)

[21] 喬凱, 智喜洋, 王達偉, 等. 星上智能信息處理技術(shù)發(fā)展趨勢分析與若干思考[J]. 航天返回與遙感, 2021, 42(1): 21-27.

QIAO Kai, ZHI Xiyang, WANG Dawei, et al. Analysis and Some Thoughts on the Development Trend of the On-board Intelligent Information Processing Technology[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2021, 42(1): 21-27. (in Chinese)

[22] 郭超, 熊偉, 劉呈祥. 基于優(yōu)先級與時間裕度的衛(wèi)星應(yīng)急觀測任務(wù)規(guī)劃[J]. 電訊技術(shù), 2016, 56(7): 744-749.

GUO Chao, XIONG Wei, LIU Chengxiang. Mission Planning of Satellite Emergency Observations Based on Priority and Time Margin Degree[J]. Telecommunication Engineering, 2016, 56(7): 744-749. (in Chinese)

[23] 王昱, 肖云. 中國測繪衛(wèi)星發(fā)展策略研究[J]. 航天返回與遙感, 2020, 41(4): 1-9.

WANG Yu, XIAO Yun. Development Strategy Research of Surveying and Mapping Satellites in China[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2020, 41(4): 1-9. (in Chinese)

[24] 李德仁, 王密. 高分辨率光學(xué)衛(wèi)星測繪技術(shù)綜述[J]. 航天返回與遙感, 2020, 41(2): 1-11.

LI Deren, WANG Mi. A Review of High Resolution Optical Satellite Surveying and Mapping Technology[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2020, 41(2): 1-11. (in Chinese)

[25] 賀川, 邱滌珊, 朱曉敏, 等. 基于滾動優(yōu)化策略的成像偵察衛(wèi)星應(yīng)急調(diào)度方法[J]. 系統(tǒng)工程理論與實踐, 2013, 33(10): 2685-2694.

HE Chuan, QIU Dishan, ZHU Xiaomin, et al. Emergency Scheduling Method for Imaging Reconnaissance Satellites Based on Rolling Horizon Optimization Strategy[J]. Systems Engineering—Theory & Practice, 2013, 33(10): 2685-2694. (in Chinese)

Emergency-oriented Satellite Mission Planning

WANG Jingqiao1,2YANG Lei1,2ZHUANG Chaoran1,2SHI Xiaojin1,2

（1 China Siwei Surveying and Mapping Technology Co. Ltd., Beijing 100094, China）（2 China Centre for Resources Satellite Data and Application, Beijing 100094, China）

In the on-orbit operation and control of land observation satellites, the task planning for user imaging requirements can be divided into two types: conventional and emergency. Conventional mission planning refers to demand transit calculation and routine mission arrangement according to demand type and space location combined with satellite orbit information to obtain satellite image data. Emergency mission planning is to realize satellite rapid emergency imaging by technical means. By analyzing the conventional and emergency operation and control modes of satellites, this paper proposes key technologies such as demand overall planning, satellite resource comprehensive scheduling, emergency feasibility analysis, monitoring and control and receiving resource scheduling, and rapid adjustment of emergency plans under the satellite emergency imaging mission planning mode, and summarizes China's land observation satellite emergency imaging capabilities, and puts forward feasible suggestions on the design of emergency mission planning system, which effectively improves the timeliness of satellite emergency.

mission planning; emergency imaging; intelligent matching; dynamic mission planning; land observation satellite

V445

A

1009-8518(2022)03-0105-08

10.3969/j.issn.1009-8518.2022.03.012

2022-03-15

王靜巧, 楊磊, 莊超然, 等. 面向應(yīng)急事件的衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃技術(shù)[J]. 航天返回與遙感, 2022, 43(3): 105-112.

WANG Jingqiao, YANG Lei, ZHUANG Chaoran, et al. Emergency-oriented Satellite Mission Planning[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2022, 43(3): 105-112. (in Chinese)

王靜巧，女，1980年生，畢業(yè)于北京郵電大學(xué)通信工程專業(yè)，研究員。主要研究方向為衛(wèi)星運控技術(shù)。E-mail：wjqyiyi@163.com。

（編輯：龐冰）