(1 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)(2 清華大學(xué)航天航空學(xué)院，北京 100084)

相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星，敏捷衛(wèi)星可沿滾動(dòng)、俯仰、偏航三軸進(jìn)行快速機(jī)動(dòng)，因此可實(shí)現(xiàn)一些新型的成像模式，主動(dòng)推掃成像模式就是其中的一種。主動(dòng)推掃成像模式是指衛(wèi)星通過姿態(tài)機(jī)動(dòng)、結(jié)合飛行地速建立起特定的掃描方向與掃描速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)一軌可視范圍內(nèi)多個(gè)任意走向的一般軌跡條帶目標(biāo)的快速成像。這里的任意走向條帶可以是沿跡條帶或非沿跡條帶，其中非沿跡條帶是指條帶方向與星下點(diǎn)軌跡方向不一致的目標(biāo)條帶。該模式的實(shí)現(xiàn)，需要解決成像過程姿態(tài)規(guī)劃與一軌內(nèi)成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃兩個(gè)問題；同時(shí)需要考慮成像過程姿態(tài)控制精度、姿態(tài)穩(wěn)定度等對(duì)成像質(zhì)量的影響，并提出工程控制指標(biāo)要求。該模式可以提高對(duì)邊境、道路、河流、海岸等條帶目標(biāo)的成圖效率，但在具體實(shí)現(xiàn)方式上存在不同方案。

對(duì)于主動(dòng)推掃成像過程姿態(tài)規(guī)劃，文獻(xiàn)[1]中提出衛(wèi)星繞偏航軸旋轉(zhuǎn)一定角度后，再利用姿態(tài)連續(xù)機(jī)動(dòng)結(jié)合衛(wèi)星飛行引起的地速、沿特定方向進(jìn)行推掃成像，即可獲得非沿跡方向的目標(biāo)圖像；文獻(xiàn)[2-8]中針對(duì)衛(wèi)星被動(dòng)推掃(即滾動(dòng)、俯仰角固定)的情形給出了偏航角計(jì)算方法；文獻(xiàn)[9]中假定俯仰角勻速變化，給出了衛(wèi)星進(jìn)行俯仰勻速主動(dòng)推掃時(shí)的偏航角計(jì)算公式。目前，尚沒有針對(duì)任意走向條帶目標(biāo)掃描的成像姿態(tài)規(guī)劃算法。對(duì)于成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃，文獻(xiàn)[10-14]中建立了相應(yīng)的模型，采用了不同的方法進(jìn)行求解，并比較了各種方法在求解效率與收斂性上的差異，但未給出完整的規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)與計(jì)算流程。本文對(duì)主動(dòng)推掃成像模式的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成可以沿任意走向的條帶目標(biāo)進(jìn)行推掃的“一般軌跡主動(dòng)推掃成像模式”；給出了主動(dòng)推掃成像中的姿態(tài)計(jì)算方法，并建立了一軌內(nèi)成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃模型。以一軌內(nèi)6個(gè)非沿跡條帶的成像任務(wù)為例，分析了所設(shè)計(jì)的一般軌跡主動(dòng)推掃成像模式規(guī)劃算法的有效性。從成像質(zhì)量保障的角度出發(fā)，分析了主動(dòng)推掃成像過程的衛(wèi)星姿態(tài)控制精度、姿態(tài)穩(wěn)定度等影響因素的影響鏈路，并提出了工程控制要求，可為敏捷衛(wèi)星主動(dòng)推掃成像模式的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供參考。

1 一般軌跡主動(dòng)推掃成像模式設(shè)計(jì)

一般軌跡主動(dòng)推掃成像模式原理見圖1。圖1中，Ms和Me分別表示衛(wèi)星本次成像任務(wù)開始和結(jié)束時(shí)對(duì)應(yīng)的星下點(diǎn)；Bi,s和Ci,s分別表示相機(jī)第i次成像開始和結(jié)束時(shí)對(duì)應(yīng)的星下點(diǎn)；Bi和Ci分別表示第i次成像開始和結(jié)束時(shí)刻相機(jī)光軸指向的地面點(diǎn)(通常稱為成像點(diǎn))。該模式每次掃描采用均勻地速掃描方式；成像過程中滾動(dòng)角、俯仰角均要進(jìn)行連續(xù)機(jī)動(dòng)，偏航角也要不斷進(jìn)行修正，以實(shí)現(xiàn)像移補(bǔ)償；掃描方向可以是任意方向(沿跡或非沿跡)，正向或逆向均可。因此，這種模式可快速獲取某一方向的條帶區(qū)域圖像，提高對(duì)感興趣目標(biāo)區(qū)域的成像效率。

圖1 一般軌跡主動(dòng)推掃成像模式原理

1.1 成像時(shí)的姿態(tài)角與角速度規(guī)劃算法

本文建立了針對(duì)任意走向條帶目標(biāo)掃描的成像姿態(tài)規(guī)劃算法。根據(jù)姿態(tài)指向與偏航角修正的一般原理，設(shè)定衛(wèi)星由軌道坐標(biāo)系按1-2-3的轉(zhuǎn)序得到本體坐標(biāo)系，3次轉(zhuǎn)動(dòng)角度依次為滾動(dòng)角φ、俯仰角θ與偏航角ψ。

根據(jù)地面成像點(diǎn)P的大地坐標(biāo)，可以得到P在地固坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，進(jìn)而可以得到其在J2000慣性坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。如圖2所示，假定地心到衛(wèi)星S的矢量為r，地心到成像點(diǎn)的矢量為R，則衛(wèi)星到成像點(diǎn)P的矢量h=R-r。由J2000慣性坐標(biāo)系到衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣Loi，可以得到衛(wèi)星到地面成像點(diǎn)的矢量hECI在衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系下的分量列陣(horbit)為

(horbit)=Loi·(hECI)

(1)

由Loi=Lz(ψ)Ly(θ)Lx(φ)，以及矢量h在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下沿本體坐標(biāo)系z(mì)軸，可假定ψ=0，得矢量h的單位矢量在本體坐標(biāo)系下的分量列陣為

(2)

設(shè)(horbit)=[hx,orbithy,orbithz,orbit]T，‖horbit‖=

φ=arctan (hy,orbit/hz,orbit)

(3)

θ=arcsin (hx,orbit/‖horbit‖)

(4)

根據(jù)速度合成定理，在任一瞬時(shí)，動(dòng)點(diǎn)的絕對(duì)速度為其相對(duì)速度與牽連速度之矢量和，可知成像點(diǎn)P相對(duì)于相機(jī)的速度為

(5)

式中：ωe為地球自轉(zhuǎn)角速度矢量；ωb為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系具有的角速度矢量；ωn為軌道角速度矢量；ωs為衛(wèi)星的姿態(tài)角速度矢量；vu和vr分別為衛(wèi)星絕對(duì)速度的前向分量和徑向分量。

將相對(duì)速度v往軌道坐標(biāo)系下進(jìn)行投影，再往本體坐標(biāo)系進(jìn)行投影，可得地速在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系中的表達(dá)形式vb=[vx,bvy,bvz,b]T，因此偏航角為

ψ=arctan (vy,b/vx,b)

(6)

對(duì)于3個(gè)角速度的求解，采用二次拉格朗日插值逼近后再對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的方法。以滾動(dòng)角為例，已知3個(gè)不同時(shí)刻的滾動(dòng)角數(shù)據(jù)φ1，φ2，φ3，以及其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t1，t2，t3，則任意tk時(shí)刻的滾動(dòng)角φk的計(jì)算公式為

·

(7)

(8)

圖2 衛(wèi)星與成像點(diǎn)位置矢量

1.2 一軌內(nèi)成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃算法

本文以保證成像分辨率與成像質(zhì)量為目標(biāo)，兼顧規(guī)劃計(jì)算效率，提出了一種工程上更加實(shí)用的一軌內(nèi)成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃算法。

對(duì)于任意走向的條帶目標(biāo)來說，可以選取其可見時(shí)間窗口內(nèi)的任意時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)。但是，在不同的時(shí)段內(nèi)對(duì)條帶進(jìn)行掃描成像，衛(wèi)星所需轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)角與俯仰角是不同的，這樣會(huì)造成獲取圖像的分辨率、輻射與幾何質(zhì)量等方面的差異。為減少成像過程中的分辨率和圖像質(zhì)量損失，應(yīng)使衛(wèi)星在成像過程中側(cè)擺角盡可能小，也就是衛(wèi)星相機(jī)光軸偏離星下點(diǎn)的角度盡可能小。為此，本文設(shè)定成像工作模式的優(yōu)化指標(biāo)為：在一軌內(nèi)所有成像任務(wù)中，衛(wèi)星的側(cè)擺角盡可能小。這樣，一軌內(nèi)對(duì)多個(gè)任意走向條帶目標(biāo)的掃描成像問題，變成了在一定約束的前提下求解對(duì)每個(gè)條帶的成像開始時(shí)刻，以使衛(wèi)星成像開始與結(jié)束側(cè)擺角的累計(jì)平方和最小。這是一個(gè)典型的非線性規(guī)劃問題，數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(9)

式中：αi和βi分別為衛(wèi)星對(duì)第i個(gè)條帶開始掃描和結(jié)束掃描所對(duì)應(yīng)的側(cè)擺角；x為與觀測(cè)條帶及觀測(cè)時(shí)間有關(guān)的變量；c(x)為非線性不等式約束；ceq(x)為非線性等式約束；A和b分別為線性不等式約束的左端矩陣和右端值；Aeq和beq分別為線性等式約束的左端矩陣和右端值；lb和ub分別為自變量x取值允許的下界和上界；n為條帶數(shù)量。

下面對(duì)該非線性規(guī)劃模型中的指標(biāo)函數(shù)與約束進(jìn)行介紹。

1)優(yōu)化變量

一軌內(nèi)成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃，就是要為每個(gè)待規(guī)劃的目標(biāo)條帶分配一個(gè)合理的成像時(shí)段。這里選取每個(gè)條帶的成像開始時(shí)刻作為被優(yōu)化量x，變量的維數(shù)與條帶的數(shù)目一致，即為n。

2)變量約束

變量的下界為目標(biāo)可見時(shí)間窗口的開始時(shí)刻，變量的上界為可見時(shí)間窗口的結(jié)束時(shí)刻，數(shù)學(xué)表達(dá)式為

ti,s≤xi≤ti,ei=1,…,n

(10)

式中：ti,s和ti,e分別為第i個(gè)條帶的可見時(shí)間窗口的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻。

3)線性約束

為保證相鄰2次成像任務(wù)不違反工程上的一些使用約束，假定相鄰2次成像任務(wù)之間間隔在10 s以上，即成像任務(wù)之間機(jī)動(dòng)時(shí)間的最小值為10 s，數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(11)

4)非線性約束

這里的非線性約束主要有：①可見窗口開始時(shí)刻早于成像開始時(shí)刻，這其實(shí)與變量的下界約束是一致的。②成像結(jié)束時(shí)刻早于可見窗口結(jié)束時(shí)刻。③2次成像之間姿態(tài)機(jī)動(dòng)過程的姿態(tài)角、角速度、角加速度不違反衛(wèi)星設(shè)計(jì)能力約束。

5)初值選取

由于變量維數(shù)與條帶數(shù)目一致，對(duì)于每個(gè)條帶來說，可選取可見窗口開始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻之間的中間時(shí)刻作為優(yōu)化求解的初值。

6)優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)求解

這里需要對(duì)前文任務(wù)規(guī)劃模型中的未知量，即每個(gè)條帶成像開始時(shí)刻與結(jié)束時(shí)刻對(duì)應(yīng)的側(cè)擺角、成像結(jié)束時(shí)刻等進(jìn)行求解。對(duì)于任意走向的條帶目標(biāo)，已知第c個(gè)條帶的開始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)經(jīng)緯度、成像地速，成像開始時(shí)刻為待優(yōu)化量，其他成像數(shù)據(jù)與優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)的求解流程如圖3所示。

(1)計(jì)算條帶長(zhǎng)度。

(2)根據(jù)條帶長(zhǎng)度與設(shè)定的推掃速度(即成像點(diǎn)沿條帶方向的運(yùn)動(dòng)速度)，計(jì)算成像結(jié)束時(shí)刻。

圖3 成像數(shù)據(jù)與指標(biāo)函數(shù)求解流程Fig.3 Flow for calculation of imaging data and indicator function

時(shí)刻變量ti,sφ0ti,s+Δtφ1ti,s+2Δtφ2ti,sφ0ti,s+Δtφ1ti,s+2Δtφ2ti,s+Δtφ1ti,s+2Δtφ2ti,s+3Δtφ3求解量φ·0φ·1φ·2時(shí)刻變量ti,sθ0ti,s+Δtθ1ti,s+2Δtθ2ti,sθ0ti,s+Δtθ1ti,s+2Δtθ2ti,s+Δtθ1ti,s+2Δtθ2ti,s+3Δtθ3求解量θ·0θ·1θ·2

表2 開始姿態(tài)角與姿態(tài)角速度求解

(4)計(jì)算衛(wèi)星在成像結(jié)束時(shí)刻的姿態(tài)角與姿態(tài)角速度，由滾動(dòng)角與俯仰角計(jì)算結(jié)束側(cè)擺角，計(jì)算過程與第(3)步類似，此處不再重復(fù)。

(5)由第i-1個(gè)條帶結(jié)束點(diǎn)的姿態(tài)角與第i個(gè)條帶開始點(diǎn)的姿態(tài)角，計(jì)算2次成像任務(wù)之間的姿態(tài)機(jī)動(dòng)角，即姿態(tài)切換過程的機(jī)動(dòng)角。

(6)根據(jù)姿態(tài)切換過程的機(jī)動(dòng)角，按照衛(wèi)星姿態(tài)控制能力設(shè)定，計(jì)算所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間。

(7)對(duì)切換過程進(jìn)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)過程規(guī)劃，并按照衛(wèi)星控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，進(jìn)行過程中姿態(tài)角、角速度等約束檢查。

(8)優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)為開始側(cè)擺角平方和加上結(jié)束側(cè)擺角平方和。

至此，建立了一軌內(nèi)任意走向條帶目標(biāo)的成像任務(wù)規(guī)劃模型。對(duì)于該非線性規(guī)劃模型，本文采用序列二次規(guī)劃方法進(jìn)行求解。序列二次規(guī)劃方法計(jì)算收斂效率高，具有很好的穩(wěn)定性，對(duì)于工程應(yīng)用具有很好的實(shí)用性。

2 仿真算例

針對(duì)典型工況進(jìn)行仿真計(jì)算，設(shè)定主動(dòng)推掃的掃描速度為6 km/s，仿真場(chǎng)景的軌道參數(shù)如表3所示，掃描條帶參數(shù)及規(guī)劃結(jié)果如表4所示。仿真結(jié)果見圖4～5。圖4中，成像場(chǎng)景圖是將成像任務(wù)規(guī)劃輸出數(shù)據(jù)加載到所開發(fā)的二維/三維仿真軟件中得到的結(jié)果，在局部場(chǎng)景圖中，淺綠色線條代表衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡，紅色線條代表成像點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，淺藍(lán)色細(xì)線代表目標(biāo)條帶，深藍(lán)色粗線代表成像過程掃描獲取的條帶；圖5中，姿態(tài)角與姿態(tài)角速度變化曲線是一軌內(nèi)全過程的姿態(tài)數(shù)據(jù)，圖中曲線加粗部分對(duì)應(yīng)于每個(gè)條帶的成像過程。

表3 仿真場(chǎng)景的軌道參數(shù)

表4 掃描條帶參數(shù)及規(guī)劃結(jié)果

從圖4～5中可以看出：①衛(wèi)星以計(jì)算得到的姿態(tài)對(duì)條帶進(jìn)行掃描，掃描獲得的條帶與目標(biāo)條帶完全重合，這說明成像過程姿態(tài)規(guī)劃算法是合理的。②成像過程中，滾動(dòng)角、俯仰角與偏航角均連續(xù)變化。掃描條帶偏離星下點(diǎn)軌跡越遠(yuǎn)，滾動(dòng)角越大；而偏航角主要與掃描條帶在地面的走向有關(guān)。③對(duì)于切換過程的姿態(tài)機(jī)動(dòng)，本文采用基于多項(xiàng)式的姿態(tài)機(jī)動(dòng)路徑規(guī)劃算法，切換過程的姿態(tài)角與姿態(tài)角速度均為多項(xiàng)式變化曲線，實(shí)現(xiàn)成像任務(wù)之間姿態(tài)的平滑快速過渡，且姿態(tài)角速度幅值不超過3(°)/s，相比國外敏捷衛(wèi)星普遍可實(shí)現(xiàn)的3.5～4.5(°)/s的能力約束，規(guī)劃結(jié)果在合理范圍之內(nèi)。

圖4 一般軌跡主動(dòng)推掃成像仿真場(chǎng)景Fig.4 Simulation scenario of active scanning imaging on general track

圖5 姿態(tài)角和角速度變化Fig.5 Attitude angle and angular velocity changes

3 主動(dòng)推掃成像過程工程控制要求

3.1 主動(dòng)推掃像質(zhì)影響要素分析

從光學(xué)相機(jī)的角度來看，主動(dòng)推掃成像過程與被動(dòng)推掃成像過程，都是探測(cè)器像元在像方物體(地物在像方的投影)移動(dòng)過一個(gè)像元尺寸的時(shí)段內(nèi)，完成一次電荷積累和提取的過程。因此，對(duì)于主動(dòng)推掃成像過程的像質(zhì)分析，同樣要關(guān)注哪些誤差會(huì)引起探測(cè)器采樣過程與像移過程匹配精度下降(也即積分時(shí)間設(shè)置值與實(shí)際需求值不一致)，從而引起圖像調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)下降。相關(guān)的誤差主要包括計(jì)算誤差和應(yīng)用誤差兩類。計(jì)算誤差包括積分時(shí)間計(jì)算過程的模型誤差，如軌道誤差、地表高程誤差、空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換誤差、相機(jī)參數(shù)的測(cè)量誤差等；應(yīng)用誤差主要包括積分時(shí)間量化引起的截?cái)嗾`差、積分時(shí)間傳遞引起的時(shí)刻誤差，以及姿態(tài)控制的角度、角速度實(shí)際值與規(guī)劃值之間的誤差。

需要注意的是，主動(dòng)推掃過程中，衛(wèi)星本體滾動(dòng)角、俯仰角的角速度不為零，且2個(gè)角速度與衛(wèi)星-成像點(diǎn)連線相作用，產(chǎn)生了一個(gè)成像點(diǎn)在地面的運(yùn)動(dòng)分量，疊加到整個(gè)成像點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系的相對(duì)運(yùn)動(dòng)之中。這一相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)積分時(shí)間的計(jì)算與應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響。圖6給出了一軌內(nèi)6次主動(dòng)推掃的積分時(shí)間計(jì)算結(jié)果，也即根據(jù)規(guī)劃的姿態(tài)角、姿態(tài)角速度所計(jì)算出的積分時(shí)間設(shè)置值?？梢?，在主動(dòng)推掃成像過程中，積分時(shí)間是連續(xù)變化的，且變化幅度要較被動(dòng)推掃大得多。因此，主動(dòng)推掃成像過程的姿態(tài)角度、角速度如何精確控制，積分時(shí)間如何精確計(jì)算并在每次采樣過程中精確應(yīng)用，是主動(dòng)推掃像質(zhì)保證的關(guān)鍵。

圖6 主動(dòng)推掃積分時(shí)間計(jì)算結(jié)果Fig.6 Integral time calculation result during active scanning process

3.2 姿態(tài)控制精度與姿態(tài)穩(wěn)定度要求分析

文獻(xiàn)[15]中詳細(xì)分析了主動(dòng)推掃成像過程的積分時(shí)間計(jì)算、使用中的誤差環(huán)節(jié)，并指出對(duì)于主動(dòng)推掃成像過程，提高積分時(shí)間應(yīng)用過程的插值頻率、對(duì)多片探測(cè)器采用分片積分時(shí)間，能夠提高圖像MTF。

在此基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)分析姿態(tài)角度、角速度相關(guān)精度的影響。針對(duì)主動(dòng)推掃過程角度、角速度規(guī)劃值都不為零的情況，將姿態(tài)控制的實(shí)際角度與規(guī)劃角度之間的誤差，定義為廣義的“姿態(tài)控制精度”；將姿態(tài)控制的實(shí)際角速度與規(guī)劃角速度之間的誤差，定義為廣義的“姿態(tài)穩(wěn)定度”。

根據(jù)空間相機(jī)的采樣理論，頻率低于相機(jī)采樣頻率的衛(wèi)星本體低頻姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，在積分時(shí)間之內(nèi)可以認(rèn)為是一種勻速運(yùn)動(dòng)，其引起的MTF下降因子的計(jì)算公式為

(12)

式中：Δd為積分時(shí)間內(nèi)的像移量；N為奈奎斯特(Nyquist)頻率；Δd/d為積分時(shí)間內(nèi)的相對(duì)像移，其中d為探測(cè)器像元尺寸。

由式(12)分析可知：①姿態(tài)控制精度引起的積分時(shí)間應(yīng)用誤差，隨衛(wèi)星俯仰角增大而增大，且俯仰角誤差的影響大于滾動(dòng)角誤差的影響。姿態(tài)控制精度按照0.05°考慮，對(duì)于積分時(shí)間的影響為0.05像元(俯仰±45°，48級(jí)時(shí)間延遲積分(TDI))，引起MTF下降因子為0.999。②姿態(tài)穩(wěn)定度引起的積分時(shí)間應(yīng)用誤差，隨衛(wèi)星俯仰角增大而增大，且俯仰角速度誤差的影響大于滾動(dòng)角速度誤差的影響。姿態(tài)穩(wěn)定度按照0.002(°)/s考慮，對(duì)于積分時(shí)間的影響為0.1像元(星下點(diǎn))至0.25像元(俯仰±45°)，均為48級(jí)TDI情況，引起MTF下降因子分別為0.996和0.974。這些數(shù)據(jù)可以為工程上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制提供參考。

4 結(jié)束語

本文針對(duì)敏捷衛(wèi)星對(duì)一軌內(nèi)任意走向條帶目標(biāo)的成像觀測(cè)需求，設(shè)計(jì)了一般軌跡主動(dòng)推掃成像模式。根據(jù)一般軌跡主動(dòng)推掃成像時(shí)三軸角速度均連續(xù)變化的特征，建立成像時(shí)的姿態(tài)角與角速度規(guī)劃計(jì)算模型；對(duì)于偏航角的計(jì)算，考慮滾動(dòng)角與俯仰角速度的影響；對(duì)角速度的求解，采用拉格朗日插值逼近后再對(duì)時(shí)間求導(dǎo)的方法。對(duì)于一軌內(nèi)若干個(gè)條帶目標(biāo)的成像時(shí)序規(guī)劃問題，建立成像任務(wù)時(shí)序規(guī)劃模型，采用序列二次規(guī)劃方法對(duì)每個(gè)條帶的開始成像時(shí)刻進(jìn)行求解。仿真算例表明，對(duì)于任意走向的條帶，本文提出的成像模式均可實(shí)現(xiàn)良好的覆蓋成像。采用該模式及其配套的算法，衛(wèi)星用戶或操作者可以方便地在地面按照需求選擇條帶，并進(jìn)行成像任務(wù)規(guī)劃。同時(shí)，本文分析了主動(dòng)推掃成像過程的像移過程與探測(cè)器采樣過程的匹配性影響因素，提出了廣義的姿態(tài)控制精度、姿態(tài)穩(wěn)定度概念，并基于空間相機(jī)的采樣理論分析了其對(duì)于主動(dòng)推掃過程MTF的影響效應(yīng)，可為工程上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制提供參考。