CN105956401A - 一种中低纬区域目标非沿迹条带划分及观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明解决的技术问题是提出了一种角度步进的旋转划分方法对区域目标进行非沿迹条带划分，以解决主动推扫成像模式下对区域目标观测成本较高的问题。技术方案是获取初始信息，对观测目标进行可见性计算，确定基准划分方案，并采用角度步进旋转划分方法进行划分方案的筛选以及可行性验证。有益效果是采用非沿迹条带划分方法优化了划分方向，减少了对同一区域目标进行划分的条带数目，从而减少观测时间；采用条带重合比例可以避免在轨卫星姿态控制造成的偏移误差；采用紧邻往复推扫的观测顺序进行优选，减少了条带间姿态机动时间与姿态机动幅度；观测时间的优选，减少了推扫过程的姿态机动幅度；对观测方案的可行性验证确保了观测方案的可行。

Description

一种中低纬区域目标非沿迹条带划分及观测方法

技术领域

本发明涉及卫星观测技术领域，特别是涉及一种用于中低纬卫星观测的区域目标非沿迹条带划分及观测方法。

背景技术

对地观测卫星的任务通常是根据用户的观测需求，获取地球表面指定区域目标的图像信息。但是对于区域目标来说，由于卫星相机幅宽有限，对于面积较大的区域目标而言卫星无法以单次成像实现覆盖，必须对大面积区域目标进行合理划分并进行连续多次成像。如何对区域目标进行划分并确定合适的观测方案才能使观测成本最低是本发明的关键点，这里观测方案主要指条带观测顺序与目标开始观测时间，观测成本指对目标的观测完成时间(包括成像时间以及条带间的机动时间)以及卫星姿态机动幅度大小等。

现有的区域目标划分方法为沿迹划分方法，条带的方向平行于星下点地速方向，利用卫星自身的速度进行被动成像。这种划分对应的成像方式，在单次成像后需要回转导致较长的姿态机动时间，而且由于划分方向必须平行于星下点地速方向无法以最少的条带数实现对目标的覆盖，导致该方法对区域目标同轨拼幅成像时间较长，成像效率较低，不能够很好的发挥敏捷卫星灵活的姿态调整能力。

新一代敏捷卫星具备三轴姿态机动能力，能够实现对目标的动中拍摄。具备这种主动推扫能力的卫星对目标的成像方式理论上存在无数种，也使得敏捷卫星对区域目标的划分可以沿任意方向。对于这种不沿行下点地速的划分方法，我们可以称之为非沿迹划分方法。同轨多条带拼幅成 像下区域目标的非沿迹划分问题，实质上也就是对区域目标的观测路径的优化问题。如图1所示，首先基于卫星载荷单景视场将有限的区域面划分为一系列网格，确定对区域目标实现全覆盖的网格集，每个基于单景视场划分的网格可以看做一个点目标。在点目标集中每个点目标都包含相应的地理坐标以及时间窗口，划分的目标就是寻找一条能够遍历所有这些点的所需成本最低的路径，这里的观测成本观测时间、姿态机动幅度等。

对于区域目标的非沿迹条带划分，法国欧空局的Lemaitre在Selecting andscheduling observations of agile satellites一文中提出了一种基于方向和偏移的区域目标等幅宽划分方法，方向代表划分条带与东向所成的角度，偏移代表最外侧条带偏离目标最外侧边界的距离。不足的是，该划分方法对条带划分方向没有进行明确，且没有考虑多条带拼幅成像问题，对同一目标可能存在一次过境不完全观测的情况。余婧在《敏捷卫星同轨多条带拼幅成像模式研究》中探讨了敏捷卫星同轨多条带拼幅成像工作模式中的区域划分，但划分依旧是沿迹划分方法，对应于卫星被动推扫成像模式，没有利用敏捷卫星的姿态调整能力，使得敏捷卫星对区域目标的成像时间较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出了一种角度步进的旋转划分方法对区域目标进行非沿迹条带划分，以解决主动推扫成像模式下如何采用较短的观测完成时间及较小的卫星姿态机动幅度对区域目标成像问题。

为解决该问题本发明所采用的技术方案是首先获取初始信息，其次对观测目标进行可见性计算，然后确定基准划 分方案，并采用角度步进旋转划分方法进行划分方案的筛选。

具体步骤为：

步骤1：获取区域目标信息、卫星轨道信息、卫星能力信息、划分周期信息。

步骤2：依据卫星的侧摆与俯仰能力对区域目标在划分周期内进行目标可见性计算。分圈次进行划分，若目标在该圈次内可见，则执行步骤3，否则执行步骤5；

步骤3：采用角度步进旋转划分算法对区域目标进行划分，获得划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE；

步骤4：判断观测方案F_OBSERVE是否为空，如果不为空则作为该区域目标该圈次的非沿迹条带划分的最终方案，否则，在该圈次下的观测任务不能被完成；

步骤5：判断圈次计数是否完毕，若完毕则输出该区域目标所有圈次下的划分及观测方案，否则执行步骤2。

进一步地，步骤2中所述的目标可见性计算是指：在划分周期内计算描述区域目标的每一个点的时间窗口，若描述该目标的所有点在同一轨上都存在可见的时间窗口，则该目标在该轨内是可见的，将对其进行非沿迹划分。所述时间窗口的计算采用卫星相关计算工具进行计算。

进一步地，步骤3中所述的角度步进旋转划分算法是指：

步骤3.1：设旋转粒度为δ，计数标志i＝0，令划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE为空；

步骤3.2：计算初始划分方向θ、旋转中心center、目标径向长度l；

步骤3.2.1：计算区域目标顶点两两之间的球面距离；

distance＝R_earth×arccosC (2)

其中，[lat₁,lon₁]，[lat₂,lon₂]表示区域目标某两点的纬经坐标，C为中间变量，R_earth为地球平均半径，distance表示两点之间的距离；

步骤3.2.2：比较区域目标顶点两两之间的距离，取距离最大的两点连线线段L,则旋转中心center为该线段的几何中心，其经纬坐标为[la₁,lo₁]和[la₂,lo₂]为该线段的两端端点纬经坐标，目标径向长度l为该线段L的距离，初始划分方向

步骤3.3：由θ、center和l计算得到划分线段,获取基于该划分线段下的划分方案T_STRIP，所述的划分线段是指从旋转中心center依据划分方向θ分别向两端延长至一倍的目标径向长度l得到的线段。

步骤3.4:若T_STRIP的条带数目不多于F_STRIP的条带数目或者F_STRIP为空则执行下一步，否则执行步骤3.7；

步骤3.5：基于划分方案T_STRIP获取观测方案T_OBSERVE，若T_OBSERVE不为空，则执行下一步，否则执行步骤3.7；

步骤3.6：若T_STRIP的条带数目少于F_STRIP条带数目或者F_STRIP为空，则将T_STRIP赋给F_STRIP，相应地T_OBSERVE赋给F_OBSERVE；若T_STRIP的条带数目等于 F_STRIP条带数目，选择姿态机动幅度更小的观测方案赋给F_OBSERVE，其对应的划分方案赋给F_STRIP；

步骤3.7：θ＝θ+δ，i＝i+1，

若i*δ>180°，则输出划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE，否则执行步骤3.3。

进一步地，步骤3.1与步骤3.3中划分方案主要包括划分的条带经纬坐标，其获取需要基于划分线段进行区域目标条带分割与条带裁剪，其中区域目标条带分割方法为：

步骤3.3.1.1：计算区域目标每个顶点到划分线段的距离。获得划分线段上方的顶点到划分线段的距离的最大值uWidth以及划分线段下方的顶点到划分线段的距离的最大值dWidth。

步骤3.3.1.2：计算划分的条带数目。

numStrip表示条带数目；

B表示卫星相机最小幅宽；P表示条带保留比例；

步骤3.3.1.3：从区域目标相对划分线段最上方顶点开始确定第一个划分条带，然后利用IntervalBPoint函数将该条带的四顶点坐标沿与划分线段垂直向下的方向推移B×P长度即可得到下一个条带；

条带裁剪方法为：

对条带ABCD的外侧边AB的裁剪算法如下步骤所示，另一条外侧边CD的裁剪方法参照此步骤进行：

步骤3.3.2.1：设定计数标志l＝1，裁剪比例R＝1；

步骤3.3.2.2：计算A′与B′坐标，采用以下公式

u₁,v₁，u₂,v₂，u₃,v₃，u₄,v₄分别为区域目标某一条带ABCD的四个顶点的经纬坐标A(u₁,v₁)，B(u₂,v₂)，C(u₃,v₃)，D(u₄,v₄)，u₁′,v₁′，u₂′,v₂′为条带ABCD的外侧边AB裁剪后的经纬坐标为A′(u₁′,v₁′)，B′(u₂′,v₂′)；

步骤3.3.2.3：判断条带ABB′A′是否与区域目标相交，若相交，则R＝R-1/2^l，否则R＝R+1/2^l；

步骤3.3.2.4：l＝l+1，若l≤n_c则执行步骤2，否则输出坐标A′(u₁′,v₁′)与B′(u₂′,v₂′)，n_c＝log₂(d_s/τ)为条带单侧的裁剪次数，d_s为条带长度，τ为裁剪条带的精度要求，单位km；

进一步地，所述步骤3.5中观测方案主要包括目标观测顺序与目标观测开始时间。为避免跨条带推扫导致较长的姿态机动时间，本发明拟采用紧邻往复式推扫方法，如图8所示，由目标的外侧条带依次推扫向目标另一侧，紧邻条带间推扫方向相反。为了尽早完成目标的观测，本发明选择最早可见的观测入口点对应的观测顺序作为观测方案的观测顺序。因此观测顺序的确定方法为：

步骤3.5.1:计算划分方案T_STRIP中STRIP₁ ¹、STRIP₁ ²、 的过顶时刻(卫星对目标俯仰姿态角为零对应的时刻点)，其中表示第j个条带的中心端点i，i取值为1或者2，对应条带两端的两个中心端点；

步骤3.5.2:选择过顶时刻最早的中心点作为观测开始点，其在紧邻往复式推扫方法下对应的观测顺序作为观测方案的观测顺序。

目标观测时间的确定方法为：

步骤3.5.3：计算观测开始点所在当前圈次的可见时间窗，并进行太阳高度角裁剪以消除目标处于阴影的窗口段所述太阳高度角裁剪是指离散化可见时间窗口为多个时间点，计算在多个时间点下的太阳高度角，对于太阳高度角不达阈值的时刻点进行删除。

步骤3.5.4：在裁剪后的时间窗口段内，选择不同观测开始时间得到不同观测方案，进行观测方案的可行性验证，如果可行则记录下姿态机动幅度。

步骤3.5.5：选择姿态机动幅度最小的观测开始时间作为输出观测方案的观测开始时间。

进一步地，所述步骤3.5.4中的观测方案可行性验证的具体步骤为：

步骤3.5.4.1：依据观测顺序，将条带的推扫路径以一定时间段为步长依据推扫速度(推扫时是对地匀速的)离散化为一系列的目标点，确定观测路径，如图5所示。

步骤3.5.4.2：调用卫星指向函数计算卫星对每个离散目标点的姿态角，根据卫星能力判断对该目标点是否可见，同时计算紧邻两点之间的角加速度，看是否满足最大角加速度要求。当任意一个离散点不可见或任意一个角加速度不满足最大角加速度限制时视为观测失效。

步骤3.5.4.3：如果当前条带可观测，则采用姿态转换时间函数计算当前条带结束观测点与下一个观测条带开始观测点的姿态转换时间，若计算结果表示无法完成姿态转换，则该观测方案不可行，否则转步骤3.5.4.1进行下一个观测条带的观测可行性验证。

步骤3.5.4.4：判断是否所有的条带满足观测以及条带间姿态转换可行，若满足，则该观测方案为可行观测方 案，否则观测方案不可行。

本发明所能取得的有益效果是是采用非沿迹条带划分方法对划分方向进行了优化，能够使得对于同一区域目标进行划分的条带数目减少，从而减少目标观测时间。采用条带重合比例可以避免在轨卫星姿态控制造成的偏移误差；观测顺序通过采用紧邻往复推扫方式进行优选，可以减少条带间姿态机动时间与姿态机动幅度，观测时间的优选，可以减少推扫过程的姿态机动幅度；采用观测方案可行性验证确保了观测方案的可行。

附图说明

图1基于单景视场划分的区域目标观测路径寻优

图2系统流程图

图3基于角度步进的旋转分割算法流程示意图

图4初始化分方向，目标径向长度，旋转中心示意图

图5划分线段的计算

图6区域目标条带分割示意图

图7条带裁剪示意图

图8紧邻往复式推扫示意图

图9观测可行性验证示意图

图10沿迹与非沿迹划分结果对比

图11划分方案效果展示

图12观测方案的仿真效果

具体实施方式

本发明采用C#语言编程进行验证与分析，因为在多轨道圈次中的划分与单圈次对一个区域目标的划分相同，所以下面以单圈次对一个区域目标进行划分，划分采用以下参数信息。

表1卫星轨道根数表

表2卫星能力表

表3划分参数表

表4区域目标信息

顶点	纬度/(°)	经度/(°)	高度/(km)
				1	50.761	-23.214	0
2	50.236	-22.209	0
				3	49.918	-22.280	0
4	49.949	-24.040	0

图2是本发明的系统流程图，下面根据卫星的性能参数对区域目标进行划分。步骤1：获取区域目标信息、卫星轨道信息、卫星能力信息、划分周期信息。步骤2：依据卫星的侧摆与俯仰能力对区域目标在划分周期内进行目标可见性计算。分圈次进行划分，若目标在该圈次内可见，则执行步骤3，否则执行步骤5。步骤3：采用角度步进旋转划分算法对区域目标进行划分，获得划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE。步骤4：判断观测方案F_OBSERVE是否为空，如果不为空则作为该区域目标该圈次的非沿迹条带划分的 最终方案，否则，在该圈次下的观测任务不能被完成；步骤5：判断圈次计数是否完毕，若完毕则输出该区域目标所有圈次下的划分及观测方案，否则执行步骤2。

图3给出了步骤3中基于角度步进的旋转分割算法流程图。

步骤3.1：设旋转粒度为δ＝3°，计数标志i＝0，令划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE为空；

步骤3.2：计算初始划分方向θ、旋转中心center、目标径向长度l；

步骤3.2.1：计算区域目标顶点两两之间的球面距离；

distance＝R_earth×arccosC (4)

其中，[lat₁,lon₁]，[lat₂,lon₂]表示区域目标某两点的纬经坐标，C为中间变量，R_earth为地球平均半径，distance表示两点之间的距离；

步骤3.2.2：比较区域目标顶点两两之间的距离，取距离最大的两点连线线段L的几何中心，作为旋转中心center，其经纬坐标为[la₁,lo₁]和[la₂,lo₂]为该线段的两端端点纬经坐标，目标径向长度l为该线段L的距离，初始划分方向图4给出了初始化分方向、目标径向长度、旋转中心的示意图。

步骤3.3：由θ、center和l计算得到划分线段,获取基于该 划分线段下的划分方案T_STRIP，所述的划分线段是指从旋转中心center依据划分方向θ分别向两端延长至一倍的目标径向长度l得到的线段，图5给出了划分线段的示意图，由于划分方向不同，每次计算的划分线段也会不一样。

划分方案主要包括划分的条带经纬坐标，其获取需要基于划分线段进行区域目标条带分割与条带裁剪，其中区域目标条带分割方法为：

步骤3.3.1.1：计算区域目标每个顶点到划分线段的距离。获得划分线段上方的顶点到划分线段的距离的最大值uWidth以及划分线段下方的顶点到划分线段的距离的最大值dWidth。

步骤3.3.1.2：计算划分的条带数目。

numStrip表示条带数目；

B表示卫星相机最小幅宽，本实施例中取值20公里；P表示条带保留比例，取值0.9；

步骤3.3.1.3：从区域目标相对划分线段最上方顶点开始确定第一个划分条带，然后将该条带的四顶点坐标沿与划分线段垂直向下的方向推移B×P长度即可得到下一个条带；图6给出了区域目标条带分割示意图。

条带裁剪方法为：

对条带ABCD的外侧边AB的裁剪算法如下步骤所示，另一条外侧边CD的裁剪方法参照此步骤进行：

步骤3.3.2.1：设定计数标志l＝1，裁剪比例R＝1；

步骤3.3.2.2：计算A′与B′坐标，采用以下公式

u₁,v₁，u₂,v₂，u₃,v₃，u₄,v₄分别为区域目标某一条带ABCD的四个顶点的经纬坐标A(u₁,v₁)，B(u₂,v₂)，C(u₃,v₃)，D(u₄,v₄)，u₁′,v₁′，u₂′,v₂′为条带ABCD的外侧边AB裁剪后的经纬坐标为A′(u₁′,v₁′)，B′(u₂′,v₂′)；

步骤3.3.2.3：判断条带ABB′A′是否与区域目标相交，若相交，则R＝R-1/2^l，否则R＝R+1/2^l；

步骤3.3.2.4：l＝l+1，若l≤n_c则执行步骤2，否则输出坐标A′(u₁′,v₁′)与B′(u₂′,v₂′)，n_c＝log₂(d_s/τ)为条带单侧的裁剪次数，d_s为条带长度，τ为裁剪条带的精度要求，条带裁剪时精度τ＝0.5km；

采用以上算法对CD一侧进行裁剪即可以得到条带另一侧裁剪后的坐标，以完成对整个条带的裁剪。以条带1的裁剪为例，AB一侧经过裁剪依次得到EF、GH、IJ、…,最后得到A′B′，CD一侧经过裁剪可以得到C′D′。图7给出了条带裁剪示意图。

步骤3.4:若T_STRIP的条带数目不多于F_STRIP的条带数目或者F_STRIP为空则执行下一步，否则执行步骤3.7；

步骤3.5：基于划分方案T_STRIP获取观测方案T_OBSERVE，若T_OBSERVE不为空，则执行下一步，否则执行步骤3.7；

所述观测方案主要包括目标观测顺序与目标观测开始时间。

为避免跨条带推扫导致较长的姿态机动时间，本发明采用紧邻往复式推扫方法，如图8所示，由目标的外侧条带依 次推扫向目标另一侧，紧邻条带间推扫方向相反。从尽早完成任务考虑，选择观测时间窗最早的入口1的观测顺序。因此观测顺序的确定方法为：

步骤3.5.1:计算划分方案T_STRIP中STRIP₁ ¹、STRIP₁ ²、 的过顶时刻(卫星对目标俯仰姿态角为零对应的时刻点)，其中表示第j个条带的中心端点i，i取值为1或者2，对应条带两端的两个中心端点；

步骤3.5.2:选择过顶时刻最早的中心点作为观测开始点，其在紧邻往复式推扫方法下对应的观测顺序作为观测方案的观测顺序。

例如当STRIP₁ ¹的过顶时刻最早时，观测顺序为

或者

其中k为正整数。

目标观测时间的确定方法为：

步骤3.5.3：计算观测开始点所在当前圈次的可见时间窗，并进行太阳高度角裁剪以消除目标处于阴影的窗口段所述太阳高度角裁剪是指离散化可见时间窗口为多个时间点，计算在多个时间点下的太阳高度角，对于太阳高度角不达阈值的时刻点进行删除。

步骤3.5.4：在裁剪后的时间窗口段内，选择不同观测开始时间得到不同观测方案，进行观测方案的可行性验证，如果可行则记录下姿态机动幅度。

步骤3.5.4.1：依据观测顺序，将条带的推扫路径以一定时间段为步长依据推扫速度(推扫时是对地匀速的)离散化为一系列的目标点，确定观测路径，如图9所示。本实施例所选步长为1秒。

步骤3.5.4.2：调用卫星指向函数计算卫星对每个离散目标点的姿态角，根据卫星能力判断对该目标点是否可见，同时计算紧邻两点之间的角加速度，看是否满足最大角加速度要求。当任意一个离散点不可见或任意一个角加速度不满足最大角加速度限制时视为观测失效。

步骤3.5.4.3：如果当前条带可观测，则采用姿态转换时间函数计算当前条带结束观测点与下一个观测条带开始观测点的姿态转换时间，若计算结果表示无法完成姿态转换，则该观测方案不可行，否则转步骤3.5.4.1进行下一个观测条带的观测可行性验证。

步骤3.5.4.4：判断是否所有的条带满足观测以及条带间姿态转换可行，若满足，则该观测方案为可行观测方案，否则观测方案不可行。

步骤3.5.5：选择姿态机动幅度最小的观测开始时间作为输出观测方案的观测开始时间。

步骤3.6：若T_STRIP的条带数目少于F_STRIP条带数目或者F_STRIP为空，则将T_STRIP赋给F_STRIP，相应地T_OBSERVE赋给F_OBSERVE；若T_STRIP的条带数目等于F_STRIP条带数目，选择姿态机动幅度更小的观测方案赋给F_OBSERVE，其对应的划分方案赋给F_STRIP；

步骤3.7：θ＝θ+δ，i＝i+1，

若i*δ>180°，则输出划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE，否则执行步骤3.3。

通过角度步进的旋转划分算法计算得到的划分方案对应的条带信息如表5所示。

表5划分方案包含的条带信息

图11给出了采用该划分方案得到的条带效果展示图。

图12给出了通过角度步进的旋转划分算法计算得到的观测方案结果的仿真实验效果图。

划分结果信息统计如表6所示。

表6区域目标划分信息

非沿迹条带划分效能对比分析:

为了比较沿迹划分与非沿迹划分两种方法的效能，提出了任务完成率、任务观测时间、条带分割数量、最小姿态机动幅度据该四个衡量指标。通过三组实验的数据来对其划分效能进行对比分析。在每组实验中，将划分周期设置为卫星一轨的时间，在卫星的一轨之内均匀生成30个区域目标，然后采用沿迹划分与非沿迹划分两种算法来对其进行划分计算。在表7、表8、表9和表10中分别给出了卫星轨道根数、卫星能力、非沿划分参数、沿迹划分参数的信息，图从上至下从左至右依次展示了两种划分方法在 任务完成率、任务观测时间、条带划分数量、总的姿态机动幅度据该四个衡量指标上的对比结果。

表7卫星轨道根数表

时间	2012/7/1 20:00:00
		轨道半长轴a	6861340
轨道偏心率e	0
		轨道倾角i	97.3768
升交点黄道经度Ω	256.561
		近日点幅角ω	0
平近点角M0	359.998

表8卫星能力表

表9非沿迹划分参数

表10沿迹划分参数

从图10中的对比结果可以看出，在任务完成率、任务观测时间、最小姿态机动幅度上，该划分算法要优于沿迹划分算法，从平均目标完成率来看，沿迹划分的任务完成率只有18.89％，而非沿迹划分的任务完成率高达53.33％，对于这些目标采用沿迹划分方法完成观测总共需要时间1749秒，而采用非沿迹划分完成对其观测仅仅只需要405.521秒，平均任务完成时间缩短了76.81％，采用沿迹划分任务平均姿态机动总幅度为62.151，而非沿迹划分的为28.172，相比之下，减少了54.67％。在划分条带数目上，本发明对于中低纬目标的划分结果明显优于沿迹划分算法。

Claims (10)

1.一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：获取区域目标信息、卫星轨道信息、卫星能力信息、划分周期信息；

步骤2：依据卫星的侧摆与俯仰能力对区域目标在划分周期内进行目标可见性计算，分圈次进行划分，若目标在该圈次内可见，则执行步骤3，否则执行步骤5；

步骤3：采用角度步进旋转划分算法对区域目标进行划分，获得划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE；

步骤4：判断观测方案F_OBSERVE是否为空，如果不为空则作为该目标区域该圈次的非沿迹条带划分的最终方案，否则，在该圈次下的观测任务不能被完成；

步骤5：判断圈次计数是否完毕，若完毕则输出该区域目标所有圈次下的划分及观测方案，否则执行步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于步骤3中所述的角度步进旋转划分算法是指：

步骤3.1：设旋转粒度为δ，计数标志i＝0，令划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE为空；

步骤3.2：计算初始划分方向θ、旋转中心center、目标径向长度l；

步骤3.2.1：计算目标区域顶点两两之间的球面距离；

distance＝R_earth×arccosC (2)

其中，[lat₁,lon₁]，[lat₂,lon₂]表示目标区域某两点的纬经坐 标，C为中间变量，R_earth为地球平均半径，distance表示两点之间的距离；

步骤3.2.2：比较目标区域顶点两两之间的距离，取距离最大的两点连线线段L,则旋转中心center为该线段的几何中心，其经纬坐标为[la₁,lo₁]和[la₂,lo₂]为该线段的两端端点纬经坐标，目标径向长度l为该线段L的距离，初始划分方向

步骤3.3：由θ、center和l计算得到划分线段,获取基于该划分线段下的划分方案T_STRIP，所述的划分线段是指从旋转中心center依据划分方向θ分别向两端延长至一倍的目标径向长度l得到的线段；

步骤3.4:若T_STRIP的条带数目不多于F_STRIP的条带数目或者F_STRIP为空则执行下一步，否则执行步骤3.7；

步骤3.5:基于划分方案T_STRIP获取观测方案T_OBSERVE，若T_OBSERVE不为空，则执行下一步，否则执行步骤3.7；

步骤3.6：若T_STRIP的条带数目少于F_STRIP条带数目或者F_STRIP为空，则将T_STRIP赋给F_STRIP，相应地T_OBSERVE赋给F_OBSERVE；若T_STRIP的条带数目等于F_STRIP条带数目，选择姿态机动幅度更小的观测方案赋给F_OBSERVE，其对应的划分方案赋给F_STRIP；

步骤3.7：θ＝θ+δ，i＝i+1，

若i*δ>180°，则输出划分方案F_STRIP及观测方案F_OBSERVE，否则执行步骤3.3。

3.根据权利要求1或2所述的一种区域目标非沿迹条 带划分及观测方法，其特征在于所述划分方案包括划分的条带经纬坐标，其获取需要基于划分线段进行区域目标条带分割与条带裁剪。

4.根据权利要求3所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于区域目标条带分割方法为：

步骤3.3.1.1：计算区域目标每个顶点到划分线段的距离；获得划分线段上方的顶点到划分线段的距离的最大值uWidth以及划分线段下方的顶点到划分线段的距离的最大值dWidth；

步骤3.3.1.2：计算划分的条带数目；

numStrip表示条带数目；

B表示卫星相机最小幅宽；P表示条带保留比例；

步骤3.3.1.3：从目标区域相对划分线段最上方顶点开始确定第一个划分条带，然后将该条带的四顶点坐标沿与划分线段垂直向下的方向推移B×P长度即可得到下一个条带。

5.根据权利要求3所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于区域目标条带裁剪方法为：

对条带ABCD的外侧边AB的裁剪算法如下步骤所示，另一条外侧边CD的裁剪方法参照此步骤进行：

步骤3.3.2.1：设定计数标志l＝1，裁剪比例R＝1；

步骤3.3.2.2：计算A′与B′坐标，采用以下公式

u₁,v₁，u₂,v₂，u₃,v₃，u₄,v₄分别为区域目标某一条带ABCD的 四个顶点的经纬坐标A(u₁,v₁)，B(u₂,v₂)，C(u₃,v₃)，D(u₄,v₄)，u′₁,v′₁，u′₂,v′₂为条带ABCD的外侧边AB裁剪后的经纬坐标为A′(u′₁,v′₁)，B′(u′₂,v′₂)；

步骤3.3.2.3：判断条带ABB′A′是否与区域目标相交，若相交，则R＝R-1/2^l，否则R＝R+1/2^l；

步骤3.3.2.4：l＝l+1，若l≤n_c则执行步骤2，否则输出坐标A′(u′₁,v′₁)与B′(u′₂,v′₂)，n_c＝log₂(d_s/τ)为条带单侧的裁剪次数，d_s为条带长度，τ为裁剪条带的精度要求，单位km。

6.根据权利要求1或2所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于所述观测方案包括目标观测顺序与目标观测开始时间。

7.根据权利要求6所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于所述目标观测顺序的确定方法为：

步骤3.5.1:计算划分方案T_STRIP中STRIP₁ ¹、STRIP₁ ²、 的过顶时刻，其中表示第j个条带的中心端点i，i为1或2，对应条带两端的两个中心端点，所述过顶时刻指卫星对目标俯仰姿态角为零对应的时刻点；

步骤3.5.2:选择过顶时刻最早的中心点作为观测开始点，其在紧邻往复式推扫方法下对应的观测顺序作为观测方案的观测顺序。

8.根据权利要求6所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于所述目标观测时间的确定方法为：

步骤3.5.3：计算观测开始点所在当前圈次的可见时间窗，并进行太阳高度角裁剪以消除目标处于阴影的窗口段所述太阳高度角裁剪是指离散化可见时间窗口为多个时间点，计算在多个时间点下的太阳高度角，对于太阳高度角不达阈值的时刻点进行删除；

步骤3.5.4：在裁剪后的时间窗口段内，选择不同观测开始时间得到不同观测方案，进行观测方案的可行性验证，如果可行则记录下姿态机动幅度；

步骤3.5.5：选择姿态机动幅度最小的观测开始时间作为输出观测方案的观测开始时间。

9.根据权利要求8所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于所述步骤3.5.4中的观测方案可行性验证的具体步骤为：

步骤3.5.4.1：依据观测顺序，将条带的推扫路径以一定时间段为步长依据推扫速度离散化为一系列的目标点，确定观测路径；

步骤3.5.4.2：调用卫星指向函数计算卫星对每个离散目标点的姿态角，根据卫星能力判断对该目标点是否可见，同时计算紧邻两点之间的角加速度，看是否满足最大角加速度要求，当任意一个离散点不可见或任意一个角加速度不满足最大角加速度限制时视为观测失效；

步骤3.5.4.3：如果当前条带可观测，则采用姿态转换时间函数计算当前条带结束观测点与下一个观测条带开始观测点的姿态转换时间，若计算结果表示无法完成姿态转换，则该观测方案不可行，否则转步骤3.5.4.1进行下一个观测条带的观测可行性验证；

步骤3.5.4.5：判断是否所有的条带满足观测以及条带间姿态转换可行，若满足，则该观测方案为可行观测方案，否则观测方案不可行。

10.根据权利要求1所述的一种区域目标非沿迹条带划分及观测方法，其特征在于步骤2中所述的目标可见性计算方法指在划分周期内计算描述目标区域的每一个点的时间窗口， 若描述该目标的所有点在同一轨道圈次上都存在可见的时间窗口，则该目标在该轨内是可见的，将对其进行非沿迹划分，所述时间窗口的计算采用卫星相关计算工具进行计算。