[发明专利]卫星一轨内成像任务优化方法

摘要

卫星一轨内成像任务优化方法，属于卫星成像任务规划领域。相比于传统卫星，敏捷卫星可沿滚动、俯仰、偏航三轴进行快速机动，可以实现对地表任意走向的条带目标的成像，典型的三类扫描成像方式是被动式扫描、俯仰匀速主动扫描与均匀地速主动扫描。对于一轨内多个任意走向的条带目标，何时成像会造成成像过程中侧摆角的差异，进而影响成像时能量的消耗，本发明建立了可适用于敏捷卫星三类扫描成像方式的成像起始时刻规划模型，采用序列二次规划方法进行求解，使成像时卫星的侧摆角尽可能小，能够有效降低成像时能量的消耗，满足目前卫星使用需求。

主权项

卫星一轨内成像任务优化方法，其特征在于步骤如下：(1)建立卫星一轨内成像任务的优化模型：minxf(x)c(x)≤0A·x≤blb≤x≤ub]]>其中x为条带目标的起始成像时刻向量，为待优化变量，x0、xi、xn‑1分别为第0个、第i个、第n‑1个条带目标的起始成像时刻，f(x)为所有条带目标起始侧摆角平方和与结束侧摆角平方和的和函数；t为上一次成像的结束时间与本次成像起始时间的最小间隔，即两次扫描切换的最小时长；c(x)≤0为非线性约束条件，具体约束如下：成像准备时刻‑成像起始时刻<＝0；可见起始时刻‑成像起始时刻<＝0；成像结束时刻‑可见结束时刻<＝0；(2)对于每个条带目标来说，选取可见起始时刻与可见结束时刻之间的中间时刻作为优化求解的初值，分以下三种情况：如果第i个条带的成像方式是被动式扫描，且xi+1<xi+Li/v+t1，则调整第i+1个条带的初值为xi+Li/v+t1，其中xi+1为第i+1个条带的成像起始时刻初值，xi为第i个条带的成像起始时刻初值，Li为第i个条带长度，v为被动式扫描地速，t1为被动式扫描与被动式扫描切换的最小时长；如果第i个条带的成像方式是俯仰匀速扫描，则调整第i+1个条带的初值为xi+t2，t2为俯仰匀速扫描与其他两类扫描切换的最小时长；如果第i个条带的成像方式是均匀地速扫描，且xi+1<xi+Li/v+t3，则调整第i+1个条带的初值为xi+Li/v+t3，t3为均匀地速扫描与其他两类扫描切换的最小时长；(3)利用各个条带目标信息、卫星对每个条带目标的可见时段和卫星轨道数据，求解每一条带目标的起始侧摆角平方和与结束侧摆角平方和；(4)根据每一条带目标的起始侧摆角平方和与结束侧摆角平方和，对步骤(1)的优化模型进行求解，得到优化变量x，x对应的每个条带目标的成像起始时刻使得所有条带目标起始侧摆角平方和与结束侧摆角平方和最小。