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遥感卫星星群任务规划算法通用测评框架

李今飞 余晓刚 田菁 何浩辰 邢相薇 张筱晗

李今飞, 余晓刚, 田菁, 何浩辰, 邢相薇, 张筱晗. 遥感卫星星群任务规划算法通用测评框架[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260335
引用本文: 李今飞, 余晓刚, 田菁, 何浩辰, 邢相薇, 张筱晗. 遥感卫星星群任务规划算法通用测评框架[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT260335
LI Jinfei, YU Xiaogang, TIAN Jing, HE Haochen, XING Xiangwei, ZHANG Xiaohan. A general evaluation framework for mission planning algorithms for remote sensing satellite constellations[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260335
Citation: LI Jinfei, YU Xiaogang, TIAN Jing, HE Haochen, XING Xiangwei, ZHANG Xiaohan. A general evaluation framework for mission planning algorithms for remote sensing satellite constellations[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT260335

遥感卫星星群任务规划算法通用测评框架

doi: 10.11999/JEIT260335 cstr: 32379.14.JEIT260335
详细信息
    作者简介:

    李今飞:男,硕士,副研究员,研究方向为卫星信息智能处理与应用技术

    余晓刚:男,博士,研究员,研究方向为卫星信息智能处理与应用技术

    田菁:女,博士,研究员,研究方向为卫星信息智能处理与应用技术

    何浩辰:男,博士,助理研究员,研究方向为卫星信息智能处理与应用技术

    邢相薇:男,博士,副研究员,研究方向为卫星信息智能处理与应用技术

    张筱晗:女,博士,助理研究员,研究方向为卫星信息智能处理与应用技术

    通讯作者:

    李今飞 365717802@qq.com

  • 中图分类号: TP391; TP18

A general evaluation framework for mission planning algorithms for remote sensing satellite constellations

  • 摘要: 当前卫星遥感已成为国土资源普查和防灾减灾的关键工具,国家经济发展对遥感的需求也快速增长,卫星数量规模不断扩展,遥感星群资源的任务规划显得尤为重要,星群任务规划算法面临从单星静态调度到星群(包含多个异构混合星座)动态协同的范式跃迁。星群任务规划需要根据各颗卫星轨道分布、载荷性能和约束条件,综合考虑任务位置分布、时效频次等要求,为每颗卫星制定观测计划,实现星群整体观测效益最大化。然而当前学术界对遥感卫星星群任务规划算法测评尚未形成统一的量化标准,不同研究涉及的卫星规模从数十颗到数百颗不等,任务数量从数百到数千跨度巨大,这使得跨论文的性能比较几乎不可能。本文提出面向遥感卫星星群任务规划算法的通用测评框架 “Remote Sensing Constellation Mission Planning Benchmark (RSCMP-Bench)”,主要贡献体现为三个方面: 多场景标准任务库、多维效能评估指标体系、仿真与评测平台。通过开展基准测试,验证了RSCMP-Bench测试流程的可行性、可复现性及其对算法性能评估的区分能力。测评框架及运行环境已发布在天智杯在线平台,RSCMP-Bench旨在为领域建立类似ImageNet之于计算机视觉、GLUE之于自然语言处理的统一基准,推动卫星任务规划算法从“孤立实验”走向“标准化竞技”,最终加速面向下一代智能遥感星群的规划技术突破。
  • 图  1  动态任务插入打分模型

    图  2  算法生成的卫星任务规划条带

    表  1  任务场景设置

    难度 资源普查点 资源普查区域 追加点 追加区域 光学卫星 SAR卫星
    45 5 5 1 20 10
    180 20 20 5 52 28
    450 50 50 10 132 68
    下载: 导出CSV

    表  2  测评数据核心数据表及其字段说明

    数据表 字段 类型 说明
    卫星
    星历
    geometry POINT 星下点经纬度(WGS84)
    time INTEGER 从UTC0点开始的秒数
    altitude REAL 卫星高度(km)
    sun_elevation REAL 星下点太阳高度角(度)
    点任务 mission_id TEXT 任务唯一标识符
    geometry POINT 任务地理位置
    priority INTEGER 优先级(1-10)
    frequency INTEGER 要求执行次数
    min_interval REAL 最小观测间隔(小时)
    time_start INTEGER 最早可执行时间(秒)
    time_end INTEGER 最晚可执行时间(秒)
    区域
    任务
    mission_id TEXT 任务唯一标识符
    geometry POLYGON 区域边界
    area REAL 区域面积
    (km2, EPSG:6933)
    coverage_ratio REAL 要求覆盖率
    priority INTEGER 优先级
    time_start INTEGER 最早可执行时间(秒)
    time_end INTEGER 最晚可执行时间(秒)
    卫星 satellite_id TEXT 卫星标识符
    type TEXT optical/SAR
    swath REAL 幅宽(km)
    max_roll_left REAL 最大左侧摆角(度)
    max_roll_right REAL 最大右侧摆角(度)
    min_sun_elev REAL 最小太阳高度角(光学)
    min_inc_angle REAL 最小入射角(SAR)
    max_inc_angle REAL 最大入射角(SAR)
    resolution REAL 分辨率(m)
    min_on_time REAL 单次最小开机时长(秒)
    max_on_time_orbit REAL 单圈最大开机时长(秒)
    trans_time_0 REAL 0度侧摆机动时长(秒)
    trans_time_10 REAL 10度侧摆机动时长(秒)
    trans_time_20 REAL 20度侧摆机动时长(秒)
    下载: 导出CSV

    表  3  基线模型在不同难度场景下的任务完成率

    模型低难度 (L1)中难度 (L2)高难度 (L3)
    随机调度7.3%3.8%1.9%
    优先级贪婪算法76.1%63.7%49.2%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 修回日期:  2026-05-29
  • 录用日期:  2026-05-29
  • 网络出版日期:  2026-06-10

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