地球监测系统和卫星星座管理方法与流程

背景技术：

1、由于被监测事件的性质，许多陆地和海上监测应用需要在几个小时或更短的时间内交付信息。例如，在用于检测未经授权的航运活动的船舶标识和跟踪应用中可能需要这一点，在这种情况下需要在足够快的时间范围内提供信息以实现及时干预。然而，用于监测的地球观测卫星在提交新命令后通常不会在如此短的时间范围内返回图像。相反，地球观测卫星通常在发射前就被分配任务，因此任务是预先定义的。这给响应实时监测需求带来了问题。

2、下文描述的实施例不限于解决上文描述的已知方法的任何或所有缺点的实现方式。

技术实现思路

1、提供本技术实现要素：以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于确定所要求保护的主题的范围。

2、本发明提供一种可在地面控制处执行的卫星星座管理方法，以适应对要成像的位置的发射后请求。一些实现方式的各方面包括标识用于成像位置的执行集、选择最佳执行集以及适应卫星星座的变化。

3、在第一方面，本公开提供了一种管理地球观测卫星星座的方法，该方法包括：接收对要成像的位置的发射后请求；重新计算卫星的现有调度，以提供包括对位置进行成像的更新的调度；以及将更新的调度提供给卫星中的一颗或多颗进行传输。

4、该方法可以以任何组合包括下述特征中的任何特征。

5、卫星星座可以存储现有调度。该方法可以包括从卫星星座中标识合格卫星，其路径使得能够在时间窗口内对位置进行成像。该方法可以包括对于每颗合格卫星标识一个或多个执行集，每个执行集包括合格卫星和用于与合格卫星进行通信的通信信道。该方法可以包括选择用于对该位置进行成像的执行集。

6、该方法可以包括模拟卫星路径以标识合格卫星。地面站可用性数据可用于标识执行集的通信信道。地面站可用性数据可以从地面站提供商处检索。

7、通信信道中的一个或多个可以包括使用不同地面站的上行链路和下行链路。通信信道中的一个或多个可以包括空间到空间通信。

8、执行集中的至少一个可以包括一颗或多颗另外的合格卫星，用于使用多颗卫星对位置进行成像。每个执行集可以能够在预定时间内下行传输该位置的图像。

9、该方法可以包括选择用于对该位置进行成像的最佳执行集。该方法可以包括使命令周转时间最小化。该方法可以包括使所请求的成像时间和所调度的成像时间之间的差最小化。

10、确定最佳执行集可以包括优化卫星星座的更新的调度。优化更新的调度可以包括优化卫星星座上的利用率分布。

11、优化更新的调度可以包括根据卫星各自的能力将任务分配给卫星星座。

12、优化更新的调度可以包括预测数据通信流量并基于该预测优化更新的调度。例如，预测可以使用历史通信流量数据，例如使用机器学习。

13、优化更新的调度可以包括重新调度先前在现有调度中调度的任务。该方法可以包括仅在距先前调度的任务执行时间还有预定持续时间的情况下重新调度先前调度的任务。该方法可以包括仅在仍然能够满足约定的服务水平的情况下重新调度先前调度的任务。

14、该方法可以包括根据更新的星座调度从地面站提供商预订地面站服务。该方法可以包括将更新的调度传输到卫星中的一颗或多颗。该方法可以包括从卫星星座的一颗或多颗卫星接收位置的图像。

15、该方法可以包括响应于卫星中的一颗不可用的情况，重新计算更新的调度以提供调整的调度，以及将调整的调度提供给卫星中的一颗或多颗进行传输。

16、该方法可以包括响应于地面站不可用的情况，重新计算更新的调度以提供调整的调度，以及将调整的调度提供给卫星中的一颗或多颗进行传输。

17、该方法可以包括响应于将卫星添加到卫星星座的情况，重新计算更新的调度以提供调整的调度，以及将调整的调度提供给卫星中的一颗或多颗进行传输。

18、本文还提供了一种调度计算模块，该调度计算模块被配置成实现本文描述的任何方法。

19、本文还提供了一种地球监测系统，其包括卫星星座和位于地球上的调度计算模块，其中调度计算模块被配置成接收对要成像的位置的发射后请求、重新计算卫星星座的现有调度以提供包括对该位置进行成像的更新的调度，以及将更新的调度提供给卫星中的一颗或多颗进行传输。

20、本文描述的方法可以由有形存储介质上的机器可读形式的软件来执行，例如以包括计算机程序代码装置的计算机程序的形式，当程序在计算机上运行时，该计算机程序代码装置适于执行本文描述的任一方法的所有步骤，并且其中计算机程序可以在计算机可读介质上体现。有形(或非暂时性)存储介质的实例包括磁盘、拇指驱动器、存储卡等，并且不包括传播信号。软件可以适合于在并行处理器或串行处理器上执行，使得这些方法步骤可以以任何合适的次序执行或同时执行。

21、因此，在另一方面，提供了一种包括指令的计算机可读介质，当指令在调度计算模块中的处理器中实现时，使调度计算模块执行本文描述的任何方法。

22、本申请承认固件和软件可以是有价值的、可单独交易的商品。它旨在涵盖在“哑”或标准硬件上运行或控制“哑”或标准硬件以执行所需功能的软件。它还旨在涵盖“描述”或定义硬件配置的软件，诸如如用于设计硅芯片，或用于配置通用可编程芯片的hdl(硬件描述语言)软件，以执行所需的功能。

23、优选特征可以适当地组合，这对于本领域技术人员将是显而易见的，并且可以与本发明的任何方面组合。

技术特征：

1.一种管理地球观测卫星星座的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述卫星星座存储所述现有调度。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括从所述卫星星座中标识合格卫星，所述合格卫星的路径使得能够在时间窗口内对所述位置进行成像。

4.根据权利要求3所述的方法，包括对于每颗合格卫星标识一个或多个执行集，每个执行集包括所述合格卫星和用于与所述合格卫星进行通信的通信信道。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，包括模拟卫星路径以标识所述合格卫星。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，包括选择用于对所述位置进行成像的执行集。

7.根据权利要求4、5或6所述的方法，包括使用地面站可用性数据来标识所述执行集的所述通信信道。

8.根据权利要求7所述的方法，包括从地面站提供商处检索所述地面站可用性数据。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的方法，其中所述通信信道中的一个或多个包括使用不同地面站的上行链路和下行链路。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的方法，其中所述通信信道中的一个或多个包括空间到空间通信。

11.根据权利要求4至10中任一项所述的方法，其中所述执行集中的至少一个包括一颗或多颗另外的合格卫星，用于使用多颗卫星对所述位置进行成像。

12.根据权利要求4至11中任一项所述的方法，其中每个执行集能够在预定时间内下行传输所述位置的图像。

13.根据权利要求5或从属于权利要求5的权利要求6至12中任一项所述的方法，包括选择用于对所述位置进行成像的最佳执行集。

14.根据权利要求13所述的方法，包括使命令周转时间最小化。

15.根据权利要求13或14所述的方法，包括使所请求的成像时间和所调度的成像时间之间的差最小化。

16.根据权利要求13、14或15所述的方法，其中确定最佳执行集包括优化所述卫星星座的所述更新的调度。

17.根据权利要求16所述的方法，其中优化所述更新的调度包括优化所述卫星星座上的利用率分布。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中优化所述更新的调度包括根据卫星各自的能力将任务分配给所述卫星星座。

19.根据权利要求16、17或18所述的方法，其中优化所述更新的调度包括预测数据通信流量并基于所述预测优化所述更新的调度。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中优化所述更新的调度包括重新调度先前在所述现有调度中调度的任务。

21.根据权利要求20所述的方法，包括仅在距所述先前调度的任务执行时间还有预定持续时间的情况下重新调度所述先前调度的任务。

22.根据权利要求20或21所述的方法，包括仅在仍然能够满足约定的服务水平的情况下重新调度所述先前调度的任务。

23.根据任一前述权利要求所述的方法，包括根据更新的星座调度从所述地面站提供商预订地面站服务。

24.根据任一前述权利要求所述的方法，包括将所述更新的调度传输到所述卫星中的一颗或多颗。

25.根据权利要求1所述的方法，包括从所述卫星星座中的一颗或多颗接收所述位置的图像。

26.根据任一前述权利要求所述的方法，包括响应于所述卫星中的一颗不可用的情况，重新计算所述更新的调度以提供调整的调度，以及将所述调整的调度提供给所述卫星中的一颗或多颗进行传输。

27.根据任一前述权利要求所述的方法，包括响应于地面站不可用的情况，重新计算所述更新的调度以提供调整的调度，以及将所述调整的调度提供给所述卫星中的一颗或多颗进行传输。

28.根据任一前述权利要求所述的方法，包括响应于将卫星添加到所述卫星星座的情况，重新计算所述更新的调度以提供调整的调度，以及将所述调整的调度提供给所述卫星中的一颗或多颗进行传输。

29.一种包括指令的计算机可读介质，当所述指令在调度计算模块中的处理器中实现时，使所述调度计算模块执行根据任一前述权利要求所述的方法。

30.一种调度计算模块，所述调度计算模块被配置成实现根据权利要求1至28中任一项所述的方法。

31.一种地球监测系统，包括卫星星座和位于地球上的调度计算模块，其中所述调度计算模块被配置成接收对要成像的位置的发射后请求、重新计算所述星座中的卫星的现有调度以提供包括对所述位置进行成像的更新的调度，以及将所述更新的调度提供给所述卫星中的一颗或多颗进行传输。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述调度计算模块包括根据权利要求30所述的调度计算模块。

33.根据权利要求31或32所述的地球监测系统，其中所述卫星星座包括低地球轨道中的卫星。

34.根据权利要求31至33中任一项所述的地球监测系统，其中所述一颗或多颗卫星各自包括合成孔径雷达。

35.根据权利要求31至33中任一项所述的地球监测系统，其中所述一颗或多颗卫星中的一颗或多颗包括合成孔径雷达。

36.根据权利要求34或35所述的地球监测系统，其中所述合成孔径雷达包括相控阵天线。

37.根据权利要求31至36中任一项所述的地球监测系统，其中所述卫星星座包括三颗或更多颗卫星，或五颗或更多颗卫星，或8颗或更多颗卫星，或12颗或更多颗卫星，或18颗或更多颗卫星。

38.根据权利要求31至37中任一项所述的地球监测系统，其中所述卫星星座包括小于500kg或在50kg与250kg之间的卫星。

39.根据权利要求31至38中任一项所述的地球监测系统，还包括一个或多个地面站，所述一个或多个地面站被配置成与所述卫星星座的所述一颗或多颗卫星进行通信。

40.根据权利要求31至39中任一项所述的地球监测系统，其中所述一颗或多颗卫星包括含有所述现有调度的存储。

技术总结一种地球监测系统包括卫星星座(310)和位于地球上的调度计算模块(302)。调度计算模块(302)可以被配置成实现卫星管理方法，该卫星管理方法接收对要成像的位置的发射后请求；重新计算卫星的现有调度，以提供包括对该位置进行成像的更新的调度；以及将更新的调度提供给卫星中的一颗或多颗进行传输。技术研发人员：R·莫德尔泽夫斯基,P·劳里拉,I·切奇勒受保护的技术使用者：冰眼公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16