敏捷卫星同轨多条带拼幅成像模式研究

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1、第24卷第2期航天器工程V01．24No．21里!!笙!旦兰里垒堡兰垦垦垒至!垦塑鱼!堕兰兰垦!型鱼；!敏捷卫星同轨多条带拼幅成像模式研究余婧1喜进(1北京空间飞行器总体设计部，北京军2于龙江1蒋方华2100094)(2清华大学航天航空学院，北京100084)摘要针对长宽均明显大于相机幅宽的区域目标的成像观测，文章建立了敏捷卫星同轨多条带拼幅成像工作模式。对区域目标的划分，用相机视场角随卫星姿态机动扫描将区域分割成多个条带，使得划分的条带能够完全覆盖目标区域，并保证相邻条带之间足够的重叠宽度。对区域划分后得到的条带，分析了可行的观测序列，建立了成像起始时刻优化模型，采用序列二次规划方法对

2、该模型进行求解。关键词敏捷卫星；同轨拼幅；区域划分；任务规划；序列二次规划中图分类号：TP79文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．02．005StudyofOne-orbitMulti—stripesSplicingImagingforAgileSatelliteYUJin91XIJingjun2YULongjian91JIANGFanghua2(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2SchoolofAerospace，TsinghuaUniv

3、ersity，Beijing100084，China)Abstract：Forimagingofareatargetwhoselengthandwidtharebothgreaterthanthephotogra—phywidth，thispaperproposesone—orbitmulti—stripessplicingimagingforagilesatellite．Forthepartitionofareatarget，thepartitionalgorithmbasedoncamerafieldofviewangleisdesignedtOdividetheareatarget

4、intodifferentstrips，andacertainoverlapwidthbetweenadjacentstripesisensured．Thenthefeasibleobservationsequencesareanalyzedandthestartimagingtimeoptimi—zationmodelisbuilt．Forthesolutionoftheoptimizationmodel，thesequentialquadraticpro—grammingalgorithmisused．Keywords：agilesatellite；one—orbitmulti—st

5、ripessplicingimaging；areapartition；missionplan—ning：sequentialquadraticprogramming1引言敏捷卫星是指能够在短时间内实现大角度快速机动的卫星，利用其快速姿态机动能力，能够迅速改变星上相机对地指向，实现对地面目标的高效、灵活的观测，敏捷是其最形象的表述。鉴于成像的灵活性与高效性，敏捷卫星已成为当今遥感卫星的重要发展方向，世界不少国家已成功发射或正在研究敏捷卫星。比较典型的有美国的艾科诺斯(Ikonos)系列、世界观测卫星(Worldview)系列，法国的昴宿星(Pleiades)系列等，国内目前已开展相关研究工

6、作。敏捷卫星可沿三轴进行转动，具有快速调姿能收稿日期：2014—11—19：修回日期：2015—02—12基金项目：国家重大航天工程作者简介：余婧，女，工程师，从事航天器总体设计和载荷类研究工作。Email：yuj421@grnail．corn。航天器工程24卷力，基于其优异的姿态机动性能，敏捷卫星可以实现多种新型的成像工作模式，如同轨多点目标成像、同轨多条带拼幅成像、同轨多角度成像等。其中同轨多条带拼幅成像是指卫星通过快速姿态机动来调整相机指向，对区域目标连续进行多次扫描成像以实现对区域的完全覆盖。对于宽度与长度明显大于相机成像幅宽的区域目标，常规卫星星上相机一次扫描不能完成对区域目标

7、的完全覆盖成像，因此需要将区域目标分解为多个可观测的条带，并利用敏捷卫星的强机动能力，实现对一较大区域的快速成像。国内外均针对这种拼幅成像工作模式进行了大量的研究。对于区域目标的成像观测问题，一般将其分解为区域目标划分与同轨拼幅成像任务规划两个子问题。针对区域目标的划分，Lemaitre[11将不规则的多边形区域目标分割成了相互平行的矩形长条带，分解时需确定条带的方向与偏移量，对于不同的条带，其宽度是相等的，但长度是不固定的。文献[