技術(shù)特征：

1.衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于步驟如下：

(1)建立衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)的優(yōu)化模型：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{x}{min}f\left(x\right)\\ c\left(x\right)\≤0\\ A\·x\≤b\\ l_b\≤x\≤u_b\end{array}\right.$

其中x為條帶目標(biāo)的起始成像時(shí)刻向量，為待優(yōu)化變量，x₀、x_i、x_n-1分別為第0個(gè)、第i個(gè)、第n-1個(gè)條帶目標(biāo)的起始成像時(shí)刻，f(x)為所有條帶目標(biāo)起始側(cè)擺角平方和與結(jié)束側(cè)擺角平方和的和函數(shù)；

t為上一次成像的結(jié)束時(shí)間與本次成像起始時(shí)間的最小間隔，即兩次掃描切換的最小時(shí)長；

c(x)≤0為非線性約束條件，具體約束如下：

成像準(zhǔn)備時(shí)刻-成像起始時(shí)刻<＝0；

可見起始時(shí)刻-成像起始時(shí)刻<＝0；

成像結(jié)束時(shí)刻-可見結(jié)束時(shí)刻<＝0；

(2)對于每個(gè)條帶目標(biāo)來說，選取可見起始時(shí)刻與可見結(jié)束時(shí)刻之間的中間時(shí)刻作為優(yōu)化求解的初值，分以下三種情況：

如果第i個(gè)條帶的成像方式是被動式掃描，且x_i+1<x_i+L_i/v+t₁，則調(diào)整第i+1個(gè)條帶的初值為x_i+L_i/v+t₁，其中x_i+1為第i+1個(gè)條帶的成像起始時(shí)刻初值，x_i為第i個(gè)條帶的成像起始時(shí)刻初值，L_i為第i個(gè)條帶長度，v為被動式掃描地速，t₁為被動式掃描與被動式掃描切換的最小時(shí)長；

如果第i個(gè)條帶的成像方式是俯仰勻速掃描，則調(diào)整第i+1個(gè)條帶的初值為x_i+t₂，t₂為俯仰勻速掃描與其他兩類掃描切換的最小時(shí)長；

如果第i個(gè)條帶的成像方式是均勻地速掃描，且x_i+1<x_i+L_i/v+t₃，則調(diào)整第i+1個(gè)條帶的初值為x_i+L_i/v+t₃，t₃為均勻地速掃描與其他兩類掃描切換的最小時(shí)長；

(3)利用各個(gè)條帶目標(biāo)信息、衛(wèi)星對每個(gè)條帶目標(biāo)的可見時(shí)段和衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)，求解每一條帶目標(biāo)的起始側(cè)擺角平方和與結(jié)束側(cè)擺角平方和；

(4)根據(jù)每一條帶目標(biāo)的起始側(cè)擺角平方和與結(jié)束側(cè)擺角平方和，對步驟(1)的優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到優(yōu)化變量x，x對應(yīng)的每個(gè)條帶目標(biāo)的成像起始時(shí)刻使得所有條帶目標(biāo)起始側(cè)擺角平方和與結(jié)束側(cè)擺角平方和最小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于：如果第i個(gè)條帶目標(biāo)的成像方式是被動式掃描或俯仰勻速主動掃描，則步驟(3)中求解第i個(gè)條帶目標(biāo)的起始側(cè)擺角平方和與結(jié)束側(cè)擺角平方和的實(shí)現(xiàn)方法為：

(2.1)根據(jù)第i個(gè)條帶目標(biāo)的起始時(shí)刻、起始點(diǎn)經(jīng)緯度及條帶長度計(jì)算結(jié)束時(shí)刻和結(jié)束點(diǎn)經(jīng)緯度；

(2.2)計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的滾動角、俯仰角與偏航角，由滾動角與俯仰角計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的側(cè)擺角；

(2.3)計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)結(jié)束點(diǎn)的滾動角、俯仰角與偏航角，由滾動角與俯仰角計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)結(jié)束點(diǎn)的側(cè)擺角；

(2.4)根據(jù)第i-1個(gè)條帶結(jié)束點(diǎn)的姿態(tài)角與第i個(gè)條帶起始點(diǎn)的姿態(tài)角計(jì)算機(jī)動角度；

(2.5)根據(jù)機(jī)動角度插值計(jì)算機(jī)動時(shí)間，根據(jù)機(jī)動時(shí)間確定第i次成像的準(zhǔn)備時(shí)刻,第i次成像的準(zhǔn)備時(shí)刻＝第i次成像的結(jié)束時(shí)刻+機(jī)動時(shí)間；

(2.6)當(dāng)?shù)趇次成像的準(zhǔn)備時(shí)刻-第i次成像的起始時(shí)刻<＝0時(shí)，計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的側(cè)擺角平方和與結(jié)束點(diǎn)的側(cè)擺角平方和。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于：當(dāng)?shù)趇個(gè)條帶目標(biāo)的成像方式是被動式掃描時(shí)，所述步驟(2.1)的實(shí)現(xiàn)方法為：

(3.1)計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的滾動角、俯仰角與地速；

(3.2)在被動式掃描過程中，地速保持不變，由條帶長度與地速計(jì)算得到第i個(gè)條帶目標(biāo)的成像結(jié)束時(shí)刻；

(3.3)根據(jù)衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的滾動角、俯仰角以及結(jié)束時(shí)刻，計(jì)算得到衛(wèi)星此刻成像的地面點(diǎn)的經(jīng)緯度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于：當(dāng)?shù)趇個(gè)條帶目標(biāo)的成像方式是俯仰勻速主動掃描時(shí)，所述步驟(2.1)的實(shí)現(xiàn)方法為：

(4.1)假設(shè)結(jié)束時(shí)刻為tsolve，根據(jù)第i個(gè)條帶目標(biāo)的起始時(shí)刻、起始點(diǎn)經(jīng)緯度計(jì)算衛(wèi)星對起始點(diǎn)的滾動角與俯仰角；

(4.2)利用公式結(jié)束時(shí)刻的俯仰角＝成像時(shí)刻俯仰角+俯仰角速度*成像時(shí)間計(jì)算第i個(gè)條帶目標(biāo)結(jié)束時(shí)刻tsolve的俯仰角；

(4.3)利用成像結(jié)束時(shí)刻tsolve、結(jié)束時(shí)刻tsolve的俯仰角和滾動角、軌道信息，求解出結(jié)束時(shí)刻tsolve的經(jīng)緯度；

(4.4)利用成像起始時(shí)刻經(jīng)緯度、結(jié)束時(shí)刻tsolve經(jīng)緯度，求得成像條帶長度；

(4.5)利用計(jì)算得到的條帶長度與已知的條帶長度相等，建立非線性方程，求得成像結(jié)束時(shí)刻tsolve，為最終的結(jié)束時(shí)刻。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟(2.4)的實(shí)現(xiàn)方法為：

衛(wèi)星對第i-1個(gè)條帶成像結(jié)束時(shí)刻，由本體系到軌道系的轉(zhuǎn)換矩陣為：

其中，(θ_e)_i-1、(ψ_e)_i-1為第i-1個(gè)條帶成像結(jié)束點(diǎn)的滾動角、俯仰角、偏航角，

$L_y\left(-{\left({\mathrm{\&theta;}}_e\right)}_{i-1}\right)=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(-{\left({\mathrm{\&theta;}}_e\right)}_{i-1}\right)& 0& -\sin \left(-{\left({\mathrm{\&theta;}}_e\right)}_{i-1}\right)\\ 0& 1& 0\\ \sin \left(-{\left({\mathrm{\&theta;}}_e\right)}_{i-1}\right)& 0& \cos \left(-{\left({\mathrm{\&theta;}}_e\right)}_{i-1}\right)\end{array}\right],$

$L_z(-{\left({\mathrm{\&psi;}}_e\right)}_{i-1})=\left[\begin{array}{ccc}cos(-{\left({\mathrm{\&psi;}}_e\right)}_{i-1})& sin(-{\left({\mathrm{\&psi;}}_e\right)}_{i-1})& 0\\ -sin(-{\left({\mathrm{\&psi;}}_e\right)}_{i-1})& \cos (-{\left({\mathrm{\&psi;}}_e\right)}_{i-1})& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

衛(wèi)星對第i個(gè)條帶成像起始時(shí)刻，由軌道系到本體系的轉(zhuǎn)換矩陣B_i為：

其中，(ψ_s)_i、(θ_s)_i、為第i個(gè)條帶成像起始點(diǎn)的滾動角、俯仰角、偏航角；

計(jì)算衛(wèi)星從第i-1次成像到第i次成像在本體系下的轉(zhuǎn)換矩陣B為：

$B=B_i{B}_{i-1}^{-1}$

計(jì)算衛(wèi)星從第i-1次成像到第i次成像的機(jī)動角度α為：

$\mathrm{\&alpha;}={\cos }^{-1}\left(\frac{tr\left(B\right)-1}{2}\right).$

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于：如果第i個(gè)條帶目標(biāo)的成像方式是均勻地速主動掃描，則步驟(3)中求解第i個(gè)條帶目標(biāo)的起始側(cè)擺角平方和與結(jié)束側(cè)擺角平方和的實(shí)現(xiàn)方法為：

(6.1)根據(jù)第i個(gè)條帶目標(biāo)的起始點(diǎn)經(jīng)緯度、結(jié)束點(diǎn)經(jīng)緯度計(jì)算條帶長度；

(6.2)根據(jù)條帶長度L_i與地速v_i，計(jì)算第i個(gè)條帶目標(biāo)的成像結(jié)束時(shí)刻(t_end)_i＝x_i+L_i/v_i；

(6.3)計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的姿態(tài)角與姿態(tài)角速度，由姿態(tài)角計(jì)算起始側(cè)擺角；

(6.4)計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)結(jié)束點(diǎn)的姿態(tài)角(θ_e)_i、(ψ_e)_i與姿態(tài)角速度由姿態(tài)角計(jì)算結(jié)束側(cè)擺角(η_e)_i，

(6.5)由第i-1個(gè)條帶目標(biāo)結(jié)束點(diǎn)的姿態(tài)角(θ_e)_i-1、(ψ_e)_i-1與第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的姿態(tài)角計(jì)算機(jī)動角度；

(6.6)根據(jù)機(jī)動角度插值計(jì)算機(jī)動時(shí)間，根據(jù)機(jī)動時(shí)間確定第i次成像的準(zhǔn)備時(shí)刻,第i次成像的準(zhǔn)備時(shí)刻＝第i-1次成像的結(jié)束時(shí)刻+機(jī)動時(shí)間；

(6.7)當(dāng)?shù)趇次成像的準(zhǔn)備時(shí)刻-第i次成像的起始時(shí)刻<＝0時(shí)，計(jì)算衛(wèi)星對第i個(gè)條帶目標(biāo)起始點(diǎn)的側(cè)擺角平方和與結(jié)束點(diǎn)的側(cè)擺角平方和。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的衛(wèi)星一軌內(nèi)成像任務(wù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟(6.3)或步驟(6.4)中，計(jì)算姿態(tài)角和角速度的方法為：

(7.1)根據(jù)第i個(gè)條帶起始點(diǎn)的經(jīng)緯度以及成像起始時(shí)刻(t_s)_i，計(jì)算衛(wèi)星對起始點(diǎn)p₀的滾動角俯仰角θ₀；

(7.2)計(jì)算時(shí)刻(t_s)_i+Δt、(t_s)_i+2Δt、(t_s)_i+3Δt對應(yīng)的地面點(diǎn)p₁、p₂、p₃；

(7.3)計(jì)算時(shí)刻(t_s)_i+Δt，衛(wèi)星對點(diǎn)p₁的滾動角俯仰角θ₁；計(jì)算時(shí)刻(t_s)_i+2Δt，衛(wèi)星對點(diǎn)p₂的滾動角俯仰角θ₂；計(jì)算時(shí)刻(t_s)_i+3Δt，衛(wèi)星對點(diǎn)p₃的滾動角俯仰角θ₃；

(7.4)根據(jù)滾動角計(jì)算滾動角速度根據(jù)俯仰角θ₀、θ₁、θ₂、θ₃計(jì)算俯仰角速度由θ₀、計(jì)算衛(wèi)星對起始點(diǎn)p₀的偏航角ψ₀，由θ₁、計(jì)算衛(wèi)星對點(diǎn)p₁的偏航角ψ₁，由θ₂、計(jì)算衛(wèi)星對點(diǎn)p₂的偏航角ψ₂；

(7.5)由ψ₀、ψ₁、ψ₂計(jì)算得到偏航角速度