(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210564765.2 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 王珂　吴倩倩　钟艺　胡楚丽　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 专利代理师 吴晓茜 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06V 20/13(2022.01) G06V 20/17(2022.01) G08G 1/01(2006.01) H04N 5/247(2006.01)H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种空天地视频传感器协同规划方法及系 统 (57)摘要 本发明涉及地理信息服务技术领域， 提供一 种空天地视频传感器协同规划方法及系统， 包 括： S1： 获取路网数据， 对路网数据进行预处理， 获得待监视路网， 通过待监视 路网确定监视任务 时间； S2： 获取空天地视频传感器， 通过空天地视 频传感器的覆盖特征， 确定空天地视频传感器的 有效覆盖范围； S3： 获取空天地视频传感器的监 视位置， 包括： 视频卫星覆盖 条带、 无人机 悬停点 和地面应急临时相机布设点； S4： 通过待监视路 网、 有效覆盖范围和监视位置， 构建空天地视频 传感器协同规划模型， 通过空天地视频传感器协 同规划模型求解空天地协同应急方案。 本发明可 以得到满足应急交通监视任务需求的最优空天 地视频传感器部署方案， 高效地进行应急路网交 通状况监视 。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114971271 A 2022.08.30 CN 114971271 A 1.一种空天地视频传感器协同规划方法， 其特 征在于， 包括： S1： 获取路网数据， 对所述路网数据进行预处理， 获得待监视路网， 通过所述待监视路 网确定监视任务时间； S2： 获取空天地视频传感器， 通过所述空天地视频传感器的覆盖特征， 确定所述空天地 视频传感器的有效覆盖范围； S3： 获取所述空天地视频传感器的监视位置， 包括： 视频卫星覆盖条带、 无人机悬停点 和地面应急临时相机布设点； S4： 通过所述待监视路网、 所述有效覆盖范围和所述监视位置， 构建空天地视频传感器 协同规划模型， 通过 所述空天地视频传感器协同规划模型求 解空天地协同应急方案 。 2.根据权利要求1所述的空天地视频传感器协同规划方法， 其特征在于， 步骤S1具体 为： S11： 对所述路网数据进行矢量化的抽象表达， 以多段线表征所述路网数据的路网物理 形态， 获得矢量 化的路网数据； S12： 按照一定间隔长度对所述矢量化的路网数据进行离散化操作， 获得所述待监视路 网； 所述待监视路网包括若干 长度相同的子路段， 用以表征空天地视频传感器的观测对象； S13： 根据监视任务确定所述待监视路网的监视任务时间。 3.根据权利要求1所述的空天地视频传感器协同规划方法， 其特征在于， 步骤S2具体 为： S21： 所述空天地视频传感器包括： 视频卫星、 无 人机和地 面应急临时相机； S22： 获取当前在轨的视频卫星集合， 通过SGP4模型计算各视频卫星的卫星轨道， 获得 各视频卫星的轨道高度， 结合视频传感器幅宽参数， 计算获得 各视频卫星的对地覆盖范围； S23： 获取当前可调度的无人机集合， 将各无人机的对地覆盖范围抽象为圆， 根据各无 人机机载视频镜头的视域和无人机悬停高度， 使用正切 三角函数公式， 计算获得各无人机 的对地覆盖范围； S24： 获取当前可用的地面应急临时相机集合， 根据各地面应急临时相机的视域参数及 布设高度， 计算获得 各地面应急临时相机的覆盖范围； S25： 由各所述视频卫星的对地覆盖范围、 各所述无人机的对地覆盖范围和各所述地面 应急临时相机的覆盖范围， 组成所述空天地视频传感器的有效覆盖范围。 4.根据权利要求1所述的空天地视频传感器协同规划方法， 其特征在于， 步骤S3具体 为： S31： 根据视频卫星的敏捷性特征， 获取视频卫星的侧摆角范围， 在侧摆角范围中选取 多个侧摆角度值； 针对各侧摆角度值， 基于所述监视任务时间， 进 行面向所述待监视 路网的 视频卫星条带仿真， 获取多个视频卫星条带； 对各所述视频卫星条带沿视频卫星的前进方 向进行等间距划分， 获得多个符合视频卫星幅宽的方形矢量数据， 通过所述方形矢量数据 表征所述视频卫星覆盖条 带； S32： 按照预设的时间间隔， 使用等距离取点方法， 获取所述待监视路网上的等距离点 集， 通过所述等距离点集表征所述无人机悬停点和所述地面应急临时相 机布设点， 所述无 人机悬停点和所述 地面应急临时相机布设点的位置相同。 5.根据权利要求1所述的空天地视频传感器协同规划方法， 其特征在于， 步骤S4具体权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114971271 A 2为： S41： 根据观测需求， 确定所述空天地视频传感器协同规划模型的路网覆盖 长度； S42： 设置约束条件， 具体包括： 通过所述有效覆盖范围和所述监视位置， 确定空天地视 频传感器的协同覆盖 关系约束； 通过视频卫星的成像特点， 确定视频卫星的成像次数约束； 通过当前资源数量， 设置视频卫星数量约束、 无人机数量约束和 地面应急临时相 机数量约 束； S43： 通过所述约束条件和所述路网覆盖长度构建所述空天地视频传感器协同规划模 型； S44： 通过分支切面算法求解所述空天地视频传感器协同规划模型的最优解， 将所述最 优解作为所述空天地协同应急方案 。 6.根据权利要求5所述的空天地视频传感器协同规划方法， 其特征在于， 所述空天地视 频传感器协同规划模型的表达式为： 其中， z为目标函数； i表示需求对象的编号， I为需求对象集合； j表示地面应急临时相 机布设点的编号， J为地面应急临时相机布设点集合； k表示视频卫星的编号， K为视频卫星 集合； l为无人机悬停点 的编号， L为无人机悬停点集合； rk表示视频卫星k 的视频卫星覆盖 条带， R为视频卫星覆盖条带集合； qk表示视频卫星k是否被用于获取路网数据， 是则取值为 1， 否则为0； yi表示需求对象i是否被覆盖， 是则取值为1， 否则为0； xj表示地面应急临时相机 是否在布设点位j被布设， 是则取值为1， 否则为0； zl表示无人机是否在悬停点l被布设， 是 则取值为1， 否则为0； urk表示视频卫星覆盖条带rk是否被用于获取路网数据， 是则取值为 1，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114971271 A 3