基于遥感卫星应用体系贡献度评估方法研究
覃鹏程，郝胜勇，秦国政
（北京卫星信息工程研究所北京100080）
摘要： 遥感卫星应用体系贡献度是遥感卫星在实际应用任务中所发挥作用的关键指标，系统建设与应用单位对其都非常重视。本文为了量化针对具体任务的遥感卫星的体系贡献度，首先深度剖析了体系贡献度的基本概念，界定了其内涵和分类，通过数学分析、任务分解等方法设计了面向任务需求的体系贡献度评估模型，最后针对舰船探测任务进行体系贡献度的仿真验证，该结果表明针对舰船探测任务，不仅可以得出每颗星具体的贡献度值，还可以知道遥感卫星体系贡献度在原来单星的基础上大约提高了20%，该方法也为其他体系贡献度的定量分析和评估提供技术基础。
关键词： 遥感卫星；体系贡献度；评估方法；任务需求
随着航天技术的快速发展，空间应用成为国际战略竞争新的制高点。遥感卫星经历了单星应用、星座应用两个阶段，正在进入网络化、体系化发展阶段。遥感卫星作为未来空间系统的发展方向，也是军事航天装备体系研究的重点。
在军工领域，体系贡献度是指在典型任务场景下，某航天装备或系统在应用体系完成规定使命任务时，对体系整体功能属性（主要指体系能力或体系效能）发挥的贡献作用大小[1-2]。遥感卫星应用体系贡献度一般指的在典型任务场景下，特定的遥感卫星体系组成要素的内在特性、外在功能能力或完成任务中所发挥的作用的度量，是体系组成要素在体系中地位的体现。体系组成要素的贡献度越大，该要素在体系中的地位越高。
现阶段相关学者主要是针对武器装备体系贡献度开展研究，相关论文[3-9]系统地提出了武器装备体系的构成和体系贡献度的基本含义，基于现有多种方法并结合具体作战场景的特点，对武器装备体系贡献度进行评价，但是基于遥感卫星应用体系贡献度的研究目前处于空白阶段，因此探索基于遥感卫星应用体系贡献度的评估方法，不仅填补了卫星体系贡献度的研究空白，而且对发展我国新型航天装备，发挥遥感卫星网络体系的综合效能，提升遥感卫星应用能力具有重要意义，也为航天装备的鉴定和考核提供理论和工具支撑。
1 遥感卫星应用体系贡献度评估方法研究
1.1 遥感卫星应用体系贡献度的分类
由于遥感卫星应用体系中存在复杂多样的协同关系，可从不同的角度对体系贡献度进行分类[10-12]，如图1所示。
考虑10 kV馈线负荷全转移约束下的变电站全停校验，对于制定变电站全停检修负荷转供方式具有重要参考价值，也是制定变电站检修策略的重要依据。给出了馈线负荷全转移的定义和约束条件，并建立了该约束条件下的全站停电校验模型，通过算例验证了模型的准确性和实用性，为配电网馈线站间联络建设提供了可靠依据，对进一步提升配电网供电服务质量打下了坚实基础，具有借鉴意义。目前该模型已经成功应用于德阳地区配电网标准化改造的项目储备方案审查和策略制定中，并取得了良好的效益，具有推广价值。
图1 体系贡献度的分类方式
基于上述提出的任务需求的计算模型，任务需求的满足程度即体系贡献度的计算公式可表示为如下：
1.2 基于任务需求的体系贡献度评估方法研究
文中在模糊数学、体系结构理论、模拟仿真等理论指导下，基于任务需求的体系贡献度评估方法开展研究。
1.2.1 基于任务需求的体系贡献度评估过程
遥感卫星应用体系评价的标准之一为任务需求满足程度，基于任务需求的遥感卫星应用体系贡献度评估的关键在于构建能够反映任务完成程度的评估模型，并基于该模型进行体系要素贡献度的评估计算和分析。为了构建能够反映任务完成程度的评估模型，需要构建任务模型，进而对子任务的满足程度进行量化评估，在此基础上完成整体任务需求，最后进行贡献度的评估分析[13-14]。
国务院关于重大决策部署开展情况实地督察，每一个督察组也都有明察暗访。第二十四督察组目睹了某地车管所上午九点才上班，十一点就停止工作；大货车司机排长队等待查验，被定成不合格，再找黑中介交2000元钱立马合格。桩桩件件督察组看在眼里、记在心上。他们感慨，这才把百姓办事难真正看清了，将这个车管所的四名负责人免职、处分，冤枉吗？！
首先需要遥感卫星应用体系在特定标准和条件下的使命任务进行描述，包括任务阶段的划分、每个阶段任务完成程度的指标表示。任务模型的矩阵描述如下：
其中，T 表示应用体系的整体任务，Ti 表示第i 个阶段的任务，每个阶段任务Ti 由一系列描述该阶段任务完成程度的标准指标Tij 组成。
这是我一直很喜欢的一个点，即：两种完全不同的文化，甚至于两个完全不同的世界碰撞到一起时，彼此的接触、迷惑到进一步的了解，之后的相处。如果是放在奇幻的世界里，大概就是精灵族与矮人，吸血鬼与人类之间的关系。换到武侠世界里，写一写东西方不同的剑客来往，不也是相当好玩的事情吗？
然后，依据应用体系的体系仿真试验数据，对每个任务阶段指标的满足程度进行计算，如果该任务阶段包含多个任务指标，则对其按照重要程度进行综合量化，获得该阶段的整体任务需求满足程度。其具体计算如下：
文中以一个舰船探测任务为例开展体系贡献度分析。舰船探测任务主要是利用高分辨率卫星对指定区域舰船目标进行周期性、不间断的探测，掌握舰船目标情况，及早发现其行动征候，为其他应有模式或其他探测监视手段提供先验信息。由于主要利用成像卫星，卫星的幅宽较窄，因此选用如图2所示的舰船探测效能评估指标体系[15]。
文中主要针对任务需求建模，基于任务需求的体系贡献度度量遥感卫星应用体系组成要素在体系完成规定任务、达成特定目标时所发挥的作用。对同一个体系组成要素，在不同的任务中发挥的作用是不同的，因此基于任务需求的体系贡献度评估时，要选择一组典型的任务集，通过综合该要素对所有任务的体系贡献度，得到要素贡献度的最终结果。
其中Sold 表示原有应用体系任务需求满足度，Snew 表示加入新的体系要素后的新型应用体系的任务需求满足度。
1.2.2 舰船探测任务的体系贡献度实例分析
其中，Sij 表示在第i 个任务阶段中第j 个标准指标的量化值，其是包含该指标的归一化函数。Si 表示第i 个任务的整体满足程度，其是包含的各个指标的满足度的函数。
几个家伙把陈大勇按在地上，七手八脚捆得和粽子一样，又连拖带推押进一间黑不见光的房间。这时，一盏马灯亮了，陈大勇这才看清屋里有一张方桌，方桌边坐着两个人，一个是刚才压低了嗓子的女汉子，另一个是穿了身灰衣服，戴着玳瑁眼镜的清瘦男人。
图2 舰船探测效能评估指标体系
基于上述过程，利用两颗卫星及其组成的星座对指定区域舰船目标进行探测，完成舰船探测应用效能评估。假设在我国南海海域划定探测区域，应用STK软件，借助AreaTarget对象设置目标区域，假设该目标区域 4个顶点坐（N9°00′00″，E111°00′00″）（N14°00′00″，E111°00′00″）（N14°00′00″，E115°00′00″）（N9°00′00″，E115°00′00″）。舰船航迹和区域范围如图3所示。仿真时间选择2018年2月1日9：00-19：00，舰船初始位置位于（N9°00′00″，E111°00′00″），航行速度为0.015 4 km/sec，假定识别该舰船需要2 m分辨率卫星图像。设定卫星1轨道高度800 km，地面分辨率l.5 m；卫星2轨道高度1 000 km，地面分辨率3 m。卫星1和卫星2姿态误差Δφ=0.005°，Δη=0.005°，卫星数据接收站三亚站位（N18°14′35″，E109°30′18″）于，详细的卫星参数见表1。
图3 舰船航迹和区域范围
表1 卫星参数
通过仿真计算得到卫星探测舰船的仿真结果见表2。
表2 卫星探测舰船的仿真结果
具体公式如下所示：
表3 舰船探测效能指标
为了实现不同类型指标在同一尺度下进行评估，首先需要对评估指标进行归一化处理。
信息更新时间指标的归一化函数表示当信息的更新时间小于30 min，则信息更新时间满足舰船探测任务的要求，时效性归一化指标为1；若信息更新时间大于30 min，归一化指标随着信息更新时间的增加而递减。
如果落点有子，首先判断是否为本方棋子，如果是本方棋子，输出结果；否则，更新棋盘。如果吃掉的棋子为敌方将帅，则输出结果胜利。执行步骤4
利用表2中的仿真结果，结合文献[16]中给出的舰船探测效能评估指标体系的计算方法，可以得到如表3所示的舰船探测效能指标。
苏轼被排挤出京城以后，并没有停止抵制王安石变法，他用自己亲眼看到的事实向朝廷反映变法后的真实情况，申述自己的观点。熙宁四年(1071)十一月，苏轼外放到杭州任通判时，亲眼看到王安石变法给人民带来的灾难，再次《上神宗皇帝书》，他说:“天下莫危于人主也。聚则为君民，散则为仇雠，聚散之间，不容毫厘。故天下归往谓之王，人各有心谓之独夫，人心之于人主也，如木之有根，如灯之有膏，如鱼之有水。木无根则槁，灯无膏则灭，鱼无水则死，人主失人心则亡。”苏轼认为，民心的得失是国家兴亡的头等大事，得人心者为“王”，失人心者为“独夫”。
保证统计数据质量，一方面是完善统计工作的趋势所在，另外一个方面在于为统计数据提供更多安全保障，从而不断提升实际工作质量。从使用要求上来看，对统计数据的质量问题进行关注，需要立足于数据自身准确性，同时兼顾统计数据完整性。所谓“准确性”，主要是指统计信息应该具备真实性和客观性，能够为数据使用者提供更加详细的依据[1]。“完整性”则是指需要保证统计信息在内容上的全面性与系统性，也就是不能存在数据残缺现象。除了这两项内容外，保证统计数据质量，还能在很大程度上为数据使用的及时性提供保障，也能够突出统计信息在时间方面上所具备的价值。
根据图2的评估指标体系，利用层次分析法[17]，根据专家咨询意见构造判断矩阵得到指标权重。本文中构造准则判断矩阵为
具体公式如下所示：
探测持续时间的归一化函数表示当探测持续时间大于30 min时，则探测持续时间满足舰船探测任务的要求，时效性归一化指标为1；若探测持续时间性小于30 min，探测持续时间归一化指标随着探测持续时间的增加而增加。
具体公式如下所示：
利用上述所给的指标归一化函数，对表3中的卫星应用效能指标进行归一化处理，可以得到如表4所示的归一化舰船探测效能指标。
具体公式如下所示：
目标定位精度的归一化函数表示当目标定位精度小于0.5 km时，则目标定位精度满足舰船探测任务的要求，时效性归一化指标为1；若目标定位精度大于0.5 km，目标定位精度归一化指标随着目标定位精度的增加而减小。
表4 归一化舰船探测效能指标
需求响应时间指标的归一化函数表示当需求响应时间小于10 min，则需求响应时间满足舰船探测任务的要求，时效性归一化指标为1；若需求响应时间大于10 min，探测需求响应时间归一化指标随着信息时效性的增加而递减。
正当我在寻思着该怎么办时，曾经的同事有个职位推荐，问我要不要去试试，我当即答应，也许只有重回职场才能找回曾经自信的自己吧。
由上述矩阵求解判断矩阵A 的最大特征值λ max及其对应的特征向量w ，并进行一致性检验，即
2017年5月，由中国BIM发展联盟与深圳大学共同发起成立的中国BIM发展联盟深圳大学建筑互联网与BIM实验研究中心正式运行使用。BIM实验研究中心围绕P-BIM实施方式，建设BIM应用示范研究基地，搭建国内外软件协同工作实验研究平台，实现多专业BIM技术协同工作。以深圳大学BIM实验研究中心为平台，联盟组织20多家企业开展联盟技术研发工作，针对各应用软件研发的标准接口已在深圳大学BIM实验研究中心实现数据无缝对接，协同创新工作不断深入（见图5）。
(1)先令定子冲片内圆直径为φa，φa=55作圆，再分别以φb =φa+2Hs0=56.5、φc=φb+2Hs1=57.5、φd=φc+2 Hs2+2Rs=88.5作圆，然后以φe=100作冲片外径，最后作中心线A、B，并交于点O，其中中心线A交φa于u点(如图3)。
一致性比率
若归一化指标向量
，利用上述的层次单排序，舰船探测效能指标为
于是，根据公式（10），卫星1、卫星2及其组成的星座的整体任务需求满足程度分别为
从而可以得到卫星1和卫星2在舰船探测任务中的体系贡献度：
针对舰船探测任务的卫星1的体系贡献度为
针对舰船探测任务的卫星2的体系贡献度为
显然，针对舰船探测任务，卫星2的体系贡献度值大，因此卫星2的探测效能优于卫星1。
2 结束语
文中研究提出了基于遥感卫星应用体系贡献度概念及内涵，从不同维度对体系贡献度进行分类，设计了基于任务需求的体系贡献度评估模型，并且针对舰船探测任务进行体系贡献度的仿真验证，得出了遥感卫星体系贡献度在原来单星的基础上显著提高。鉴于基于遥感卫星应用体系贡献度评估是十分复杂的过程，与具体典型应用的实际过程密切相关，今后还应在评估典型应用场景中固有体系能力的基础上，运用仿真等先进方法手段，评估现有体系任务的完成能力。随着对体系贡献度关注的逐步提高，其理论探索和实践应用将得到更进一步的丰富和完善。
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Research on evaluation method of contribution rate to SOS for remote sensing satellite application
QIN Peng-cheng，HAO Sheng-yong，QIN Guo-zheng
（Beijing Institute of Satellite Information Engineering，Beijing100080，China）
Abstract: contribution rate to SOS for remote sensing satellite application is a key index for remote sensing satellite to have a role in practical applications，the units of system construction and application pay more attention to it.In this paper，Aim at the specific mission，in order to quantifycontribution rate to SOS for remote sensing satellite，contribution rate to SOS is researched first，which makes its connotation and classify more clear，and assessment model of contribution rate to SOS is designed by way of mathematical analysis and mission decomposing.Finally，Aim at the ship detection mission of Spacebased information application，simulation and verification is proceeded.It shows that not only can we get specific contribution rate tosingle satellite，but also we can know that contribution rate to SOS for remote sensing satellite has improved about twenty percent than contribution rate tosingle satellite.It also providestechnical support for the quantitative study and evaluation of contribution rate to other SOS.
Key words: remote sensing satellite；contribution rate to SOS；evaluation method；task demand
中图分类号： TN92
文献标识码： A
文章编号： 1674-6236（2019）02-0070-04
收稿日期： 2018-01-29
稿件编号： 201801160
作者简介： 覃鹏程（1992—），男，土家族，湖南常德人，硕士研究生。研究方向：空间信息系统控制与管理技术。
标签：遥感卫星论文; 体系贡献度论文; 评估方法论文; 任务需求论文; 北京卫星信息工程研究所论文;