本发明实施例公开了一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法、装置及计算机存储介质；该方法可以包括：根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数；相应于所述目标的约束判定参数符合设定的约束判定条件，将所述目标确定为可成像目标；根据所有可成像目标生成成像目标序列；根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列；其中，所述筛选后的成像目标序列中的成像目标为所述卫星的需要进行二维姿态机动成像任务的目标。
一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法、装置及计
算机存储介质
技术领域
[0001] 本发明实施例涉及卫星技术领域，尤其涉及一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法、装置及计算机存储介质。
背景技术
[0002] 敏捷卫星通过滚转、俯仰等快速机动控制，实现大范围的观测，机动性能比一般卫星更强，是各航天大国竞相研制的重点卫星类型。目前，单一目标的成像任务已经不能满足现代航天发展的需要。多星协同配合进行侦查与拍照的任务，需要卫星一次任务针对多个不同的地面目标进行成像。由于地面接收数据与上注指令受弧段限制，为了确保任务执行的高效性与快速性，需要卫星能够进行在轨自主任务规划。
[0003] 在传统的成像任务中，卫星通常仅考虑滚动方向的推扫成像模式。尽管如此，由于卫星有时需要对特定目标进行凝视成像和/或立体成像，那么就需要卫星能够在俯仰、滚转方向进行二维机动。不同卫星的二维机动过程也可能不同，举例来说，有些卫星可以在俯仰、滚转方向通过两轴同时实现机动，而有些卫星为了避免偏航方向的耦合，在俯仰、滚转方向的机动不能同时进行。
[0004] 基于上述卫星二维机动成像的不同过程，目前急需一种能够针对敏捷卫星实现二维姿态机动成像任务的方案。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明实施例期望提供一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法、装置及计算机存储介质；不仅能够适用于单星对多目标/单目标所进行的凝视成像、立体成像等多种二维成像任务，而且还能够实现多星对多目标/单目标的二维成像任务。
[0006] 本发明实施例的技术方案是这样实现的：
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法，所述方法包括：
[0008] 根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数；
[0009] 相应于所述目标的约束判定参数符合设定的约束判定条件，将所述目标确定为可成像目标；
[0010] 根据所有可成像目标生成成像目标序列；
[0011] 根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列；其中，所述筛选后的成像目标序列中的成像目标为所述卫星的需要进行二维姿态机动成像任务的目标。
[0012] 第二方面，本发明实施例提供了一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置，所述装置包括：获取部分、确定部分、生成部分和筛选部分；其中，
[0013] 所述获取部分，配置为根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数；
[0014] 所述确定部分，配置为相应于所述目标的约束判定参数符合设定的约束判定条件，将所述目标确定为可成像目标；
[0015] 所述生成部分，配置为根据所有可成像目标生成成像目标序列；
[0016] 所述筛选部分，配置为根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列；其中，所述筛选后的成像目标序列中的成像目标为所述卫星的需要进行二维姿态机动成像任务的目标。
[0017] 第三方面，本发明实施例提供了一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置，所述装置包括：存储器和处理器；其中，
[0018] 所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
[0019] 所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法的步骤。
[0020] 第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的程序，所述规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法的步骤。
[0021] 本发明实施例提供了一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法、装置及计算机存储介质；通过敏捷卫星将所有目标按照约束判定条件进行筛选获得成像目标序列后，再根据卫星自身在研制阶段设置的机动能力信息对成像目标序列中的可成像目标进行二次筛选，从而能够实现敏捷卫星对多目标/单目标所进行的凝视成像、立体成像等多种二维成像任务的规划，并且本发明实施例的技术方案基于敏捷卫星自身进行二次筛选，因此，还可以适用于多星对多目标/单目标的二维成像任务规划。
附图说明
[0022] 图1为本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法流程示意图；
[0023] 图2为本发明实施例提供的一种卫星成像机动过程示意图；
[0024] 图3为本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法具体实现流程示意图；
[0025] 图4为本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置组成示意图；
[0026] 图5为本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置的具体硬件结构示意图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028] 参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法，该方法可以应用于对单个目标或多个目标进行二维姿态机动成像的敏捷卫星
中，且所述二维姿态包括俯仰和滚转姿态，该方法可以包括：
[0029] S1：根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数；
[0030] S2：相应于所述目标的约束判定参数符合设定的约束判定条件，将所述目标确定为可成像目标；
[0031] S3：根据所有可成像目标生成成像目标序列；
[0032] S4：根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列；其中，所述筛选后的成像目标序列中的成像目标为所述卫星的需要进行二维姿态机动成像任务的目标。
[0033] 通过图1所示的技术方案，通过敏捷卫星将所有目标按照约束判定条件进行筛选获得成像目标序列后，再根据卫星自身在研制阶段设置的机动能力信息对成像目标序列中的可成像目标进行二次筛选，从而能够实现敏捷卫星对多目标/单目标所进行的凝视成像、立体成像等多种二维成像任务的规划，并且图1所示的技术方案基于敏捷卫星自身进行二次筛选，因此，还可以适用于多星对多目标/单目标的二维成像任务规划。
[0034] 对于图1所示的技术方案，在一种可能的实现方式中，所述根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数，包括：
[0035] 根据所述卫星在t时刻的初始轨道参数，利用二体轨道递推模型确定所述卫星在任务规划时段[t0,tf]的轨道参数；其中，t≤t0，t0表示所述任务规划时段的起始时间点，tf表示所述任务规划时段的结束时间点；
[0036] 根据所述卫星在任务规划时段[t0,tf]内的轨道参数以及每个目标的位置参数，利用黄金分割法获取所述卫星在[t0,tf]内针对每一目标的过顶时间点以及成像侧摆角；
[0037] 根据所述卫星在[t0,tf]内针对每一目标的过顶时间点确定所述卫星在[t0,tf]内针对每一目标的太阳高度角。
[0038] 对于上述实现方式，具体来说，对于已经设定的初始轨道参数，通常包括t(t≤t0)时刻卫星在J2000.0坐标系下的初始位置矢量 初始速度矢量 那么可以由轨道递推得到获得t(t≤t0)时刻后的任意时刻的位置矢量rS和卫星到目标T的矢量rS-T。为减小计算量，提高运算效率，可以使用牛顿迭代法得到二体轨道递推模式，并采用黄金分割法计算卫星到目标T的过顶时间点及对应的成像侧摆角(或称滚转角)。同时，根据卫星的过顶时间点，还能够计算此时对应的太阳高度角。
[0039] 对于图1所示的技术方案，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
[0040] 针对每一目标Tm：当所述卫星在[t0,tf]内针对Tm的过顶时间点tm∈[t0,tf]，且所述卫星在[t0,tf]内针对Tm的成像侧摆角φm∈C，且所述卫星针对Tm的太阳高度角满足设定的卫星成像要求，则确定所述Tm的约束判定参数符合设定的约束判定条件；其中，1≤m≤M，M表示所有目标的总数量，C表示所述卫星允许的滚转角范围。
[0041] 具体来说，以目标Tm为例，通过前述实现方式获得对应的卫星过顶时间为tm，滚转角为φm，太阳高度角为βm。根据任务规划时段[t0,tf]判断Tm的过顶时间是否满足tm∈[t0,tf]；根据卫星允许的滚转角范围C判断Tm的滚转角是否满足φm∈C；若卫星具有详细的成像质量要求，那么还需要判断太阳高度角βm等数据是否满足该成像质量要求。当满足上述所有约束条件时，才能够确定Tm的约束判定参数符合设定的约束判定条件。因此，可以将目标Tm确定为可成像目标，并且可以将所得到的N个可成像目标点构成一个目标点集。
[0042] 在对可成像目标确定完毕后，优选来说，所述根据所有可成像目标生成成像目标序列，包括：
[0043] 将所述可成像目标按照设定的加入顺序依次加入成像目标初始序列Seq0S；其中，0
所述成像目标初始序列Seq S的初始值为{T0,Tf}，T0和Tf分别表示在t0和tf时刻卫星姿态对应的虚拟目标点；
[0044] 将所述加入后的成像目标初始序列Seq0S中的可成像目标按照所述卫星在[t0,tf]内针对可成像目标的过顶时间点的先后顺序进行排序，获得成像目标序列SeqS。
[0045] 具体来说，可以将N个可成像目标按照重要度(若无重要度或重要度相同，则按照目标编号顺序)依次加入成像目标序列SeqS。SeqS中的目标点按照对应的过顶时间点从先到后的顺序排序。SeqS的初始序列Seq0S为{T0,Tf}，其中T0和Tf分别为t0和tf时刻的卫星姿态对应的虚拟目标点。
[0046] 对于上述方案，在一种可能的实现方式中，所述根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列，包括：
[0047] 针对所述成像目标序列中的目标Tn(n＝1,2,…,N)，N表示所述成像目标序列中的目标数目且N≤M：
[0048] 根据在所述卫星研制阶段通过设定的拟合函数所确定的用于描述所述卫星在任意机动角度下的机动时间函数，确定所述卫星针对目标Tformer成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tn前视成像开始前间的第一机动时间段是否满足设定的成像任务要
求，以及所述卫星针对所述目标Tn成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对目标Tlater前视成像开始前间的第二机动时间段是否满足设定的成像任务需求，其中Tformer表示所述成像目标序列中所述目标Tn的前一个目标，Tlater表示所述成像目标序列中所述目标Tn的后一个目标；
[0049] 相应于所述第一机动时间段与所述第二机动时间段中的任一机动时间段不满足所述设定的成像任务需求，则将所述目标Tn从所述成像目标序列中筛除；
[0050] 相应于所述第一机动时间段与所述第二机动时间段均满足所述设定的成像任务需求，则将所述目标Tn在所述成像目标序列中保留；直至筛选后的成像目标序列中的目标点数目达到所述卫星最大成像次数或所述成像目标序列中的所有目标点均被筛选完毕。
[0051] 需要说明的是，上述实现方式实现了针对成像目标序列中的可成像目标的二次筛选，得到的筛选后的成像目标序列中的目标点即为卫星在[t0,tf]时间段内，必须进行成像的目标，从而完成了针对敏捷卫星二维姿态机动成像任务的规划。而且，在上述实现方式中，所述的机动时间函数AngleT_Calculate_Fit，可以在卫星研制阶段以离散形式给出的不同机动角度下卫星的机动时间，并建立拟合函数，从而获得能够计算任意机动角度下卫星的机动时间的函数AngleT_Calculate_Fit。详细来说，可选择多项式拟合、傅里叶级数拟合等拟合方法，从而得到机动时间函数AngleT_Calculate_Fit，对于该函数来说，其输入为卫星单轴的机动角度，输出为卫星单轴的机动时间。
[0052] 针对上述实现方式，进一步来说，所述根据在所述卫星研制阶段通过设定的拟合函数所确定的用于描述所述卫星在任意机动角度下的机动时间函数，确定所述卫星针对目标Tformer成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tn前视成像开始前间的第一机动时间段是否满足设定的成像任务要求，以及所述卫星针对所述目标Tn成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对目标Tlater前视成像开始前间的第二机动时间段是否满足设定的成像任务需求，包括：
[0053] 设定所述成像目标序列中所述目标Tn的前一个目标为目标Tformer，所述成像目标序列中所述目标Tn的后一个目标为目标Tlater；
[0054] 根据在所述卫星研制阶段通过设定的拟合函数所确定的用于描述所述卫星在任意机动角度下的机动时间函数，确定所述卫星针对所述目标Tformer成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tn进行前视成像开始前所经过的第一机动时间段，以及所述卫星针对所述目标Tn成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tlater进行前视成像开始前之间的第二机动时间段；
[0055] 相应于所述卫星在所述第一机动时间段和所述第二机动时间段中的任一机动时间段内无法机动到位并稳定，则确定所述第一机动时间段和所述第二机动时间段中的任一机动时间段不满足所述设定的成像任务需求；
[0056] 相应于所述卫星在所述第一机动时间段以及所述第二机动时间段内均能够机动到位并稳定，则确定所述第一机动时间段和所述第二机动时间段均满足所述设定的成像任务需求。
[0057] 需要说明的是，卫星在对目标进行城乡的机动过程可以依次包括四个阶段，以图2为例，卫星在对地目标点TA进行成像的机动过程均可以包括成像前二维机动阶段P1A、过顶前成像阶段P2A、过顶后成像阶段P3A、以及姿态回位阶段P4A；相对应于目标点TB，卫星对其进行成像的机动过程同样可以包括成像前二维机动阶段P1B、过顶前成像阶段P2B、过顶后成像阶段P3B、以及姿态回位阶段P4B。而在成像机动过程中，前视角和后视角通常为设定的常值，从而卫星在P1、P2、P3、P4阶段所需的俯仰机动时间dt1y、dt2y、dt3y、dt4y为确定的常值。对于绕滚转轴的一维机动成像任务，有dt2y＝dt3y＝0。对于滚转/俯仰两轴不能同时机动的卫星，P4过程只有俯仰机动，滚转机动仅在P1过程中进行；对于滚转/俯仰两轴可以同时机动的卫星，P4过程的总时间即为俯仰机动时间。在本发明实施例中，下标x表示滚动轴机动标识，下标y表示俯仰轴机动标识，下标无x和y表示俯仰轴和滚动轴的总机动标识；下标former和later分别表示成像目标序列中当前目标的前一个成像目标和后一次成像目标。
[0058] 对于上述进一步的描述，具体来说，所述根据在所述卫星研制阶段通过设定的拟合函数所确定的用于描述所述卫星在任意机动角度下的机动时间函数，确定所述卫星针对所述目标Tformer成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tn进行前视成像开始前所经过的第一机动时间段，以及所述卫星针对所述目标Tn成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tlater进行前视成像开始前之间的第二机动时间段，包括：
[0059] 根据所述机动时间函数获取所述卫星在针对目标Tn的成像前二维机动阶段P1n中所需的俯仰机动时间dt1yn以及滚转机动时间dt1xn；
[0060] 根据所述机动时间函数获取所述卫星在针对目标Tlater的成像前二维机动阶段P1later中所需的俯仰机动时间dt1ylater以及滚转机动时间dt1xlater；
[0061] 若所述卫星的滚转轴以及俯仰轴为独立机动，则将所述卫星在P1n中所需的俯仰机动时间dt1yn以及滚转机动时间dt1xn相加，获得所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n；并且将所述卫星在P1later中所需的俯仰机动时间dt1ylater以及滚转机动时间dt1xlater相加，获得所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later；其中，所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n为所述第一机动时间段，所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later为所述第二机动时间段；
[0062] 若所述卫星的滚转轴以及俯仰轴为同时机动，则将所述卫星在P1n中所需的俯仰机动时间dt1yn以及滚转机动时间dt1xn中的最大值确定为所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n；并且将所述卫星在P1later中所需的俯仰机动时间dt1ylater以及滚转机动时间dt1xlater中的最大值确定为所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later；其中，所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n为所述第一机动时间段，所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later为所述第二机动时间段。
[0063] 相应地，所述方法还包括：
[0064] 基于下式获取所述卫星在P1n中的总时间dT1n，以及所述卫星在P1later中的总时间dT1later：
[0065]
[0066] 其中，tn表示所述卫星针对目标Tn的过顶时间点，tformer表示所述卫星针对目标Tformer的过顶时间点，tlater表示所述卫星针对目标Tlater的过顶时间点，dT3former表示所述卫星在针对目标Tformer的过顶后成像阶段P3former的总时间，dT4former表示所述卫星在针对目标Tformer的姿态回位阶段P4former的总时间，dT2n表示所述卫星在针对目标Tn的过顶前成像阶段P2n的总时间，dT3n表示所述卫星在针对目标Tn的过顶后成像阶段P3n的总时间，dT4n表示所述卫星在针对目标Tn的姿态回位阶段P4n的总时间，dT2later表示所述卫星在针对目标Tlater的过顶前成像阶段P2later的总时间；
[0067] 当所述第一机动时间段不大于所述卫星在P1n中的总时间dT1n且所述第二机动时间段不大于所述卫星在P1later中的总时间dT1later，则所述卫星在所述第一机动时间段以及所述第二机动时间段内均能够机动到位并稳定；否则，所述卫星在所述第一机动时间段和所述第二机动时间段中的任一机动时间段内无法机动到位并稳定。
[0068] 对于上述具体方案，详细来说，将可成像目标点Tn(n＝1,2,...,N)加入成像目标序列SeqS后，其前一个目标点Tformer对应的过顶时间为tformer，其后一个目标点Tlater对应的过顶时间为tlater。设定通过机动时间函数AngleT_Calculate_Fit计算得到的卫星在P4former阶段所需的滚转机动时间为dt4xformer；卫星对于目标Tn的P1阶段所需的滚转机动时间为dt1xn；卫星对于目标Tn的P4阶段所需的滚转机动时间为dt4xn；卫星对于目标Tlater的P1阶段所需的滚转机动时间为dt1xlater。
[0069] 设定P3former、P4former、P1n、P2n、P3n、P4n、P1later、P2later每一段过程的总时间为dT3former、dT4former、dT1n、dT2n、dT3n、dT4n、dT1later、dT2later，若P4former的结束时刻晚于P1n的开始时刻，则dT1n可以为负值；dT1later同理也可以为负值。每一段过程中的卫星所需的机动时间分别对应为dt3former、dt4former、dt1n、dt2n、dt3n、dt4n、dt1later、dt2later。
[0070] 对于滚转/俯仰两轴需独立机动的卫星，有下式成立
[0071]
[0072] 其中，dt1xn为通过函数AngleT_Calculate_Fit计算所得到对于目标Tn，卫星在两个侧摆角(滚转角)之间的机动时间，dt1xlater同理，为通过函数AngleT_Calculate_Fit计算所得到对于目标Tlater，卫星在两个侧摆角(滚转角)之间的机动时间。
[0073] 而对于滚转/俯仰两轴可以同时机动的卫星，有下式成立
[0074]
[0075] 其中，设定通过函数AngleT_Calculate_Fit计算所得两个侧摆角(滚转角)之间的机动时间为Δtx。在上式中，若dt4xformer≤Δtx，即dt4xformer＝dt4yformer，则dt1xn＝Δtx－dt4xformer；若dt4xformer≥Δtx，即dt4xformer≤dt4yformer，则dt1xn＝0；dt1xlater同理可得。
[0076] 需要注意的是，无论卫星是否可以两轴同时机动，对于虚拟目标点T0都有dt30＝dT30＝dt40＝dT40＝0；对于虚拟目标点Tf都有dt3f＝dT1f＝dt2f＝dT2f＝0。
[0077] 由于卫星成像的前视角和后视角为设定的常值，于是根据卫星的俯仰机动能力，dt3former、dt4former、dt2n、dt3n、dt4n、dt2later的值均为定值，目标点Tn能否被保留在成像目标序列SeqS，只与dt1n和dt1later的值有关。对于滚转/俯仰两轴必须独立机动和滚转/俯仰两轴可以同时机动的两种卫星，分别根据其计算出来的dt1n和dt1later的值进行判断，要使目标点Tn能够被保留在成像目标序列SeqS，只需满足如下条件：
[0078]
[0079] 即卫星从对前一个目标点成像并且俯仰姿态回位后到卫星对当前目标点前视成像开始前所经过的时间内，卫星的姿态角能够机动到位并稳定，同时卫星从对当前目标点成像并且俯仰姿态回位后到卫星对下一个目标点前视成像开始前所经过的时间内，卫星的姿态角也能够机动到位并稳定。否则，目标Tn从成像目标序列SeqS中剔除。
[0080] 可以理解地，针对上述实施例的技术方案，在面对多星对多目标/单目标的二维/一维机动成像任务时，只需重复上述技术方案的过程即可。
[0081] 基于前述图1所示的实施例相同的技术构思，参见图3，其示出了本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法的具体实施流程，该流程可以包括：
[0082] S001：输入卫星在P1、P2、P3、P4阶段所需的俯仰机动时间dt1y、dt2y、dt3y、dt4y，以及若干组卫星在不同滚转机动角度下的机动时间；
[0083] S002：针对上述输入数据通过拟合函数法生成卫星机动时间函数AngleT_Calculate_Fit；
[0084] 可以理解地，该函数可通过多项式拟合、傅里叶级数拟合等拟合方法生成得到，并且对于该函数来说，其输入为卫星单轴的机动角度，输出为卫星单轴的机动时间。对于上述S001以及S002来说，这两个步骤可以在卫星研制阶段进行实现，以完成数据及函数的预装订工作。
[0085] S101：输入卫星的初始轨道参数，以及每个目标的编号、经纬度以及重要度；
[0086] S102：通过黄金分割法，计算卫星对目标的可见性、期望成像时间点、最小侧摆角以及太阳高度角等参数；
[0087] 可以理解地，上述S101与S102完成了对卫星以及所有目标相关数据的预处理，也就是针对本次任务规划的数据预处理工作。
[0088] S103：判定各目标的各项参数是否均满足设定的任务要求：若是，则转至S104；否则，将该目标剔除；
[0089] 具体来说，针对每一目标Tm：当所述卫星在[t0,tf]内针对Tm的过顶时间点tm∈[t0,tf]，且所述卫星在[t0,tf]内针对Tm的成像侧摆角φm∈C，且所述卫星针对Tm的太阳高度角满足设定的卫星成像要求，则确定所述Tm的约束判定参数符合设定的约束判定条件，相应地也就满足设定的任务要求。通过S103，实现了针对目标的第一次筛选，筛选所得到的目标，可以认为是可成像目标。
[0090] S104：将目标设定为可成像目标，直至所有目标均通过S103进行判定；
[0091] 可以理解地，上述步骤S103至S104完成了对目标的一次筛选过程。
[0092] S105：将可成像目标按照重要度(若无重要度或重要度相同，则按照目标编号顺序)依次加入成像目标序列；
[0093] S106：针对成像目标序列中的每个可成像目标，根据卫星机动时间函数，判定卫星的机动能力是否允许该可成像目标保留至成像目标序列；若是，则转至S107，否则转至S108；
[0094] 可以理解地，卫星机动时间函数是卫星机动能力的体现，当卫星机动能力无法满足对某一可成像目标进行成像，那么应当将该可成像目标从成像目标序列中删除，从而保证最终获得的成像目标序列中的目标为卫星凭借自身机动能力能够进行成像的目标。
[0095] S107：将可成像目标保留至成像目标序列，输出卫星成像序列；
[0096] S108：将可成像目标从成像目标序列中删除；
[0097] 可以理解地，最终获得的卫星成像序列也就是经过S105至S108所描述的二次筛选过后的成像目标序列，卫星可以按照该序列中的目标顺序完成成像任务，因此，也就实现了卫星针对二维成像任务的一次规划。
[0098] 基于前述实施例相同的发明构思，参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置40，该装置40可以包括：获取部分401、确定部分402、生成部分403和筛选部分404；其中，
[0099] 所述获取部分401，配置为根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数；
[0100] 所述确定部分402，配置为相应于所述目标的约束判定参数符合设定的约束判定条件，将所述目标确定为可成像目标；
[0101] 所述生成部分403，配置为根据所有可成像目标生成成像目标序列；
[0102] 所述筛选部分404，配置为根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序
列；其中，所述筛选后的成像目标序列中的成像目标为所述卫星的需要进行二维姿态机动成像任务的目标。
[0103] 在上述方案中，所述获取部分401，配置为：
[0104] 根据所述卫星在t时刻的初始轨道参数，利用二体轨道递推模型确定所述卫星在任务规划时段[t0,tf]的轨道参数；其中，t≤t0，t0表示所述任务规划时段的起始时间点，tf表示所述任务规划时段的结束时间点；
[0105] 根据所述卫星在任务规划时段[t0,tf]内的轨道参数以及每个目标的位置参数，利用黄金分割法获取所述卫星在[t0,tf]内针对每一目标的过顶时间点以及成像侧摆角；
[0106] 根据所述卫星在[t0,tf]内针对每一目标的过顶时间点确定所述卫星在[t0,tf]内针对每一目标的太阳高度角。
[0107] 在上述方案中，所述确定部分402，还配置为
[0108] 针对每一目标Tm：当所述卫星在[t0,tf]内针对Tm的过顶时间点tm∈[t0,tf]，且所述卫星在[t0,tf]内针对Tm的成像侧摆角φm∈C，且所述卫星针对Tm的太阳高度角满足设定的卫星成像要求，则确定所述Tm的约束判定参数符合设定的约束判定条件；其中，1≤m≤M，M表示所有目标的总数量，C表示所述卫星允许的滚转角范围。
[0109] 在上述方案中，所述生成部分403，配置为：
[0110] 将所述可成像目标按照设定的加入顺序依次加入成像目标初始序列Seq0S；其中，所述成像目标初始序列Seq0S的初始值为{T0,Tf}，T0和Tf分别表示在t0和tf时刻卫星姿态对应的虚拟目标点；
[0111] 将所述加入后的成像目标初始序列Seq0S中的可成像目标按照所述卫星在[t0,tf]内针对可成像目标的过顶时间点的先后顺序进行排序，获得成像目标序列SeqS。
[0112] 在上述方案中，所述筛选部分404，配置为：所述根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列，包括：
[0113] 针对所述成像目标序列中的目标Tn(n＝1,2,…,N)，N表示所述成像目标序列中的目标数目：
[0114] 根据在所述卫星研制阶段通过设定的拟合函数所确定的用于描述所述卫星在任意机动角度下的机动时间函数，确定所述卫星针对目标Tformer成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tn前视成像开始前间的第一机动时间段是否满足设定的成像任务要
求，以及所述卫星针对所述目标Tn成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对目标Tlater前视成像开始前间的第二机动时间段是否满足设定的成像任务需求，其中Tformer表示所述成像目标序列中所述目标Tn的前一个目标，Tlater表示所述成像目标序列中所述目标Tn的后一个目标；
[0115] 相应于所述第一机动时间段与所述第二机动时间段中的任一机动时间段不满足所述设定的成像任务需求，则将所述目标Tn从所述成像目标序列中筛除；
[0116] 相应于所述第一机动时间段与所述第二机动时间段均满足所述设定的成像任务需求，则将所述目标Tn在所述成像目标序列中保留；直至筛选后的成像目标序列中的目标点数目达到所述卫星最大成像次数或所述成像目标序列中的所有目标点均被筛选完毕。
[0117] 在上述方案中，所述筛选部分404，配置为：
[0118] 设定所述成像目标序列中所述目标Tn的前一个目标为目标Tformer，所述成像目标序列中所述目标Tn的后一个目标为目标Tlater；
[0119] 根据在所述卫星研制阶段通过设定的拟合函数所确定的用于描述所述卫星在任意机动角度下的机动时间函数，确定所述卫星针对所述目标Tformer成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tn进行前视成像开始前所经过的第一机动时间段，以及所述卫星针对所述目标Tn成像且俯仰姿态回位后至所述卫星针对所述目标Tlater进行前视成像开始前之间的第二机动时间段；
[0120] 相应于所述卫星在所述第一机动时间段和所述第二机动时间段中的任一机动时间段内无法机动到位并稳定，则确定所述第一机动时间段和所述第二机动时间段中的任一机动时间段不满足所述设定的成像任务需求；
[0121] 相应于所述卫星在所述第一机动时间段以及所述第二机动时间段内均能够机动到位并稳定，则确定所述第一机动时间段和所述第二机动时间段均满足所述设定的成像任务需求。
[0122] 在上述方案中，所述筛选部分404，配置为：
[0123] 根据所述机动时间函数获取所述卫星在针对目标Tn的成像前二维机动阶段P1n中所需的俯仰机动时间dt1yn以及滚转机动时间dt1xn；
[0124] 根据所述机动时间函数获取所述卫星在针对目标Tlater的成像前二维机动阶段P1later中所需的俯仰机动时间dt1ylater以及滚转机动时间dt1xlater；
[0125] 若所述卫星的滚转轴以及俯仰轴为独立机动，则将所述卫星在P1n中所需的俯仰机动时间dt1yn以及滚转机动时间dt1xn相加，获得所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n；并且将所述卫星在P1later中所需的俯仰机动时间dt1ylater以及滚转机动时间dt1xlater相加，获得所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later；其中，所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n为所述第一机动时间段，所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later为所述第二机动时间段；
[0126] 若所述卫星的滚转轴以及俯仰轴为同时机动，则将所述卫星在P1n中所需的俯仰机动时间dt1yn以及滚转机动时间dt1xn中的最大值确定为所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n；并且将所述卫星在P1later中所需的俯仰机动时间dt1ylater以及滚转机动时间dt1xlater中的最大值确定为所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later；其中，所述卫星在P1n中所需的机动时间dt1n为所述第一机动时间段，所述卫星在P1later中所需的机动时间dt1later为所述第二机动时间段。
[0127] 相应地，在上述方案中，所述筛选部分404，还配置为：
[0128] 基于下式获取所述卫星在P1n中的总时间dT1n，以及所述卫星在P1later中的总时间dT1later：
[0129]
[0130] 其中，tn表示所述卫星针对目标Tn的过顶时间点，tformer表示所述卫星针对目标Tformer的过顶时间点，tlater表示所述卫星针对目标Tlater的过顶时间点，dT3former表示所述卫星在针对目标Tformer的过顶后成像阶段P3former的总时间，dT4former表示所述卫星在针对目标Tformer的姿态回位阶段P4former的总时间，dT2n表示所述卫星在针对目标Tn的过顶前成像阶段P2n的总时间，dT3n表示所述卫星在针对目标Tn的过顶后成像阶段P3n的总时间，dT4n表示所述卫星在针对目标Tn的姿态回位阶段P4n的总时间，dT2later表示所述卫星在针对目标Tlater的过顶前成像阶段P2later的总时间；
[0131] 当所述第一机动时间段不大于所述卫星在P1n中的总时间dT1n且所述第二机动时间段不大于所述卫星在P1later中的总时间dT1later，则所述卫星在所述第一机动时间段以及所述第二机动时间段内均能够机动到位并稳定；否则，所述卫星在所述第一机动时间段和所述第二机动时间段中的任一机动时间段内无法机动到位并稳定。
[0132] 可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
[0133] 另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
[0134] 所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产
品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0135] 因此，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的程序，所述规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的程序被至少一个处理器执行时实现前述技术方案中所述规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的方法的步骤。
[0136] 基于上述规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置40以及计算机存储介质，参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种规划敏捷卫星二维姿态机动成像任务的装置40的具体硬件结构，可以包括：
[0137] 存储器501和处理器502；各个组件通过总线系统503耦合在一起。可理解，总线系统503用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统503除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图5中将各种总线都标为总线系统503。其中，
[0138] 存储器501，用于存储能够在处理器502上运行的计算机程序；
[0139] 处理器502，用于在运行所述计算机程序时，执行以下步骤：
[0140] 根据卫星在任务规划时段的轨道参数以及所有目标的特征参数获取所述卫星针对所有目标中每个目标的约束判定参数；
[0141] 相应于所述目标的约束判定参数符合设定的约束判定条件，将所述目标确定为可成像目标；
[0142] 根据所有可成像目标生成成像目标序列；
[0143] 根据所述卫星在研制阶段设置的机动能力信息对所述成像目标序列中的可成像目标按照设定的筛选策略进行筛选，获得筛选后的成像目标序列；其中，所述筛选后的成像目标序列中的成像目标为所述卫星的需要进行二维姿态机动成像任务的目标。
[0144] 可以理解，本发明实施例中的存储器501可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器501旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
[0145] 而处理器502可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器502中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器502可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器501，处理器502读取存储器501中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0146] 可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
[0147] 对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
[0148] 具体来说，处理器502还配置为运行所述计算机程序时，执行前述技术方案中所述的方法步骤，这里不再进行赘述。
[0149] 需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
[0150] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
