CN105005841A - 合成成像卫星元任务的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种合成成像卫星元任务的方法及装置，能够节省卫星资源。所述方法包括：获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务；根据多个元任务生成第一中间任务和第二中间任务；第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；判断θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足预设的条件，若满足，则将多个元任务合成为合成任务。

Description

合成成像卫星元任务的方法及装置

技术领域

本发明涉及成像卫星任务合成技术领域，具体涉及一种合成成像卫星元任务的方法及装置。

背景技术

成像卫星具有一次成像范围大、成像成本低等特点，已广泛应用于国防、环保、农业、气象、灾害应急等领域。然而，成像卫星研制、发射和维护成本高，尽管随着卫星应用技术的发展，越来越多的成像卫星升入太空，但相对于人类日益增长的成像需求，卫星资源仍然异常宝贵。为了最优化地利用成像卫星资源，卫星任务规划尤为重要。卫星任务规划即综合考虑卫星成像能力及任务需求等约束，以安排任务收益和最大为优化目标，确定要执行的任务及执行这些任务的时间窗起止时间。一些典型的任务规划算法包括贪婪算法，禁忌搜索，线性规划算法，遗传算法，进化算法，启发式算法，拉格朗日松弛技术等。

当不同成像任务对应的观测目标相距较近时，可通过调整星载传感器的成像侧摆角，延长传感器的开机时间，对多个观测目标进行任务合成观测。卫星成像任务合成是指按照一定规则把若干个能被一颗卫星一次过境执行的元任务合并成一个任务。如图2(a0)和2(a1)所示，一个卫星的传感器在经过观测目标上空时，以一定的幅宽和长度拍摄一个条带。条带的长度和宽度由卫星的高度，传感器的视场角，传感器的侧摆角和传感器的持续观测时间决定。一般而言，卫星的高度和传感器视场角是固定的，我们可以通过调整传感器的侧摆角和持续观测时间来决定覆盖观测目标条带的位置与大小。本文所研究的成像目标为点目标，卫星一次观测即可完成成像。一个观测目标可以视为一个元任务，而临近的两个或多个任务可以合 并为一个任务。如图2(b0)、2(b1)、2(c0)和2(c1)所示，两个观测任务T1和T2可以合并成一个任务，通过卫星的一次拍摄就可以完成。研究卫星成像任务合成有着重要的意义。首先，这可以避免卫星频繁的侧摆活动，减少开关机次数，有利于保护卫星传感器。其次，一些成像卫星每个轨道圈次内的侧视成像次数具有严格限制，取任务合成观测，那么卫星飞行一圈能完成更多的观测任务。另外，任务合成可以减少任务规划的解空间，提高卫星的使用率。因此，考虑任务合成对提高现有成像卫星的观测能力至关重要。任务合成对于卫星减少传感器开关机次数及侧摆次数，减少能量消耗，完成更多任务具有重要的意义。

卫星任务合成方法应用于卫星任务规划中时，我们需要判断两个元任务什么情况下可以进行合成，以及怎样构建合成任务。如图2(a0)和2(a1)所示，地面上的目标，能被卫星一次过境完成观测，那么称之为元任务。令S＝{s₁,s₂,…,s_M}表示成像卫星资源集合。一个元任务通常绑定一个时间窗口任务执行时长和一个侧摆角其中和表示时间窗口的开始时间和结束时间。为方便表示，本文以下部分中省略上标s。举例来说，第s个卫星上的第i个元任务则表示为T_i＝{W_i,d_i,θ_i}。

任务T_i若能够被一颗卫星执行，那么必然是在此卫星的可见时间窗口中选择一段不少于d_i的时段，即

$\left\{\begin{array}{c}t{e}_i-t{s}_i\≥d_i\\ t{s}_i\≥w{s}_i\\ t{e}_i\≤w{e}_i\end{array}\right..$

其中ts_i和te_i分别表示任务开始执行的时刻和结束的时刻，ws_i和we_i也分别是任务T_i的最早开始时间和最晚结束时间

假设T_i,j是一个合成任务，它由两个元任务T_i和T_j合成。当实际执行T_i,j的时间大于任务所需要的执行时长d_i,j时，那么将会浪费一部分宝贵的卫星资源来完成这个任务。

合成任务时间窗口的冗余时间指的是，当任务的实际执行时间大于任务所需要的执行时间时，即te_i,j-ts_i,j>d_i,j，那么时间窗口中有一部分时间被浪费，这部分时间被称为冗余时间。

从图2(a0)和2(a1)可知，地面目标1，2，和3可以作为3个元任务T₁,T₂和T₃，通过两颗卫星完成观测成像。如图2(b0)、2(b1)、2(c0)和2(c1)所示，卫星也可以通过执行合成任务T_1,2和元任务T₃来完成对这三个目标的成像。图2(b0)和2(b1)与2(c0)和2(c1)的不同之处在于，前者的合成时间窗口中存在冗余时间，而后者并没有。

一些对考虑任务合成的卫星任务规划问题的研究认为，若成像任务T₁和T₂能够进行合成，必须满足以下两个条件[18，19，20，22，23]：

$\left\{\begin{array}{c}\max \{{\mathrm{we}}_1,{\mathrm{we}}_2\}-\min \{{\mathrm{ws}}_1,{\mathrm{ws}}_2\}\≤\mathrm{\Δ}{d}_s\\ |{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2|\≤\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_s\end{array}\right.,$

其中Δd_s，Δθ_s分别表示卫星s的单次成像开机时间和视场角。

若成像任务T₁和T₂能够进行合成，那么合成任务T_1,2的时间窗口和侧摆角为：

$\left\{\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{1,2}}=\left[\min \right\{{\mathrm{ws}}_1,{\mathrm{ws}}_2\},\max \{{\mathrm{we}}_1,{\mathrm{we}}_2\left\}\right]\\ {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{1,2}}=\frac{{\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_2}{2}\end{array}\right..$

这种常规合成方式没有考虑合成任务的执行时长。任务的执行时长是指根据成像卫星的轨道参数和成像任务的地理位置所计算出的，是卫星对该任务进行成像的时间。在任务调度的过程中这个时间不会变化，因而也可以看成是成像任务的一种属性。当卫星轨道较高或星载传感器视场范围较大时，卫星的可见时间窗口长度往往大于卫星对目标观测所需的实际时间，卫星执行成像任务仅需在可见时间窗口中选取一段时间成像即可。这种任务合成的方式，使得合成时间窗口中存在冗余时间，如图2(b0)和2(b1)所示。在卫星任务规划中，若采取上述常规任务合成的思想，有可能导致有些原本 可以合成的任务无法合成，同时合成的成像任务要求的成像持续时间不是理论上的最短时间；另外，合成后的成像侧摆角也不是理论上最小的能同时观测到任务T₁和T₂对应观测目标的成像侧摆角。

由此可知，常规的任务合成方法构造的合成任务不能充分利用卫星资源，从而造成卫星资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种合成成像卫星元任务的方法及装置，能够充分利用卫星资源，从而能够节省卫星资源。

为此目的，一方面，本发明提出一种合成成像卫星元任务的方法，包括：

S1，获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n；

S2，根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务；所述第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，所述第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；

S3，判断所述θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及所述θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s

或(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

其中，所述Δd_s，Δθ_s分别表示所述成像卫星s的单次成像开机时间和视场角，

若满足，则将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成 任务，

若满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_x-d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_y,\max ({\mathrm{ws}}_x,{\mathrm{ws}}_y+d_y-d_x)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_x-d_x,{\mathrm{we}}_y-d_y)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y-({\mathrm{we}}_x-d_x),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

若满足

(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_y-d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_x,\max ({\mathrm{ws}}_y,{\mathrm{ws}}_x+d_x-d_y)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_y-d_y,{\mathrm{we}}_x-d_x)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x-({\mathrm{we}}_y-d_{x}y),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right..$

另一方面，本发明提出一种合成成像卫星元任务的装置，包括：

获取单元，用于获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n；

中间任务生成单元，用于根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务；所述第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，所述第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；

合成任务生成单元，用于判断所述θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及所述θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s

或(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

其中，所述Δd_s，Δθ_s分别表示所述成像卫星s的单次成像开机时间和视场角，

若满足，则将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务，

若满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_x-d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_y,\max ({\mathrm{ws}}_x,{\mathrm{ws}}_y+d_y-d_x)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_x-d_x,{\mathrm{we}}_y-d_y)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y-({\mathrm{we}}_x-d_x),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

若满足

(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_y-d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_x,\max ({\mathrm{ws}}_y,{\mathrm{ws}}_x+d_x-d_y)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_y-d_y,{\mathrm{we}}_x-d_x)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x-({\mathrm{we}}_y-d_{x}y),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right..$

本发明实施例所述的合成成像卫星元任务的方法及装置，处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务合成的合成任务的相较于常规的合成方法合成的合成任务侧摆角最小，且时间窗口没有冗余时间，因而较之常规的任务合成方法，能将更多的任务进行合成，并且合成的合成任务的侧摆角度更小，执行时间更短，因而能够减少星载传感器的开机次数，减少卫星的能量损耗，从而能够节省卫星资源。

附图说明

图1为本发明合成成像卫星元任务的方法一实施例的流程示意图；

图2中(a0)为卫星成像任务的示意图，(a1)为卫星成像任务的时间窗口的示意图，(b0)为常规卫星成像任务合成的示意图，(b1)为常规卫星成像任务合成的合成任务的时间窗口的示意图，(c0)为本发明合成成像卫星元任务的方法另一实施例中卫星成像任务合成的示意图，(c1)为本发明合成成像卫星元任务的方法另一实施例中卫星成像任务合成的合成任务的时间窗口的示意图；

图3为任务T₁和任务T₂的时间窗相对位置分布示意图；

图4为对图3中所示的任务T₁和任务T₂合成的合成任务的时间窗口的示意图；

图5为任务T_i和T_j的时间窗口的交集示意图；

图6为本发明合成成像卫星元任务的装置一实施例的方框结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例公开一种合成成像卫星元任务的方法，包括：

S1，获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n；

S2，根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任 务和第二中间任务；所述第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，所述第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；

S3，判断所述θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及所述θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s

或(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

其中，所述Δd_s，Δθ_s分别表示所述成像卫星s的单次成像开机时间和视场角，

若满足，则将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务，

若满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_x-d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_y,\max ({\mathrm{ws}}_x,{\mathrm{ws}}_y+d_y-d_x)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_x-d_x,{\mathrm{we}}_y-d_y)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y-({\mathrm{we}}_x-d_x),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

若满足

(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_y-d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_x,\max ({\mathrm{ws}}_y,{\mathrm{ws}}_x+d_x-d_y)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_y-d_y,{\mathrm{we}}_x-d_x)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x-({\mathrm{we}}_y-d_{x}y),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right..$

本发明实施例所述的合成成像卫星元任务的方法，处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务合成的合成任务的相较于常规的合成方法合成的合成任务侧摆角最小，且时间窗口没有冗余时间，因而较之常规的任务合成方法，能将更多的任务进行合成，并且合成的合成任务的侧摆角度更小，执行时间更短，因而能够减少星载传感器的开机次数，减少卫星的能量损耗，从而能够节省卫星资源。

可选地，在本发明合成成像卫星元任务的方法的另一实施例中，若n大于2，

所述根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务，包括：

将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务T_1，n-1，

根据所述合成任务T_1，n-1和所述元任务T_n生成第一中间任务和第二中间任务；

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0),…max(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_n& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_{1.n-1}& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_n& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_{1.n-1}& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_n& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_{1.n-1}& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0),…min(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_n& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_{1.n-1}& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_n& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_{1.n-1}& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_n& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

其中，所述θ_p(p∈(1,2，…，n))为元任务T_p的侧摆角，所述ws_n、we_n和d_n分别为元任务T_n的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长，所述ws_1，n-1、we_1，n-1和d_1，n-1分别为所述合成任务T_1，n-1的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长。

可选地，在本发明合成成像卫星元任务的方法的另一实施例中，若n为2，

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_2& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_1& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_2& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_1& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_2& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_1& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_1& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_2& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_1& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_2& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_1& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_2& & \mathrm{else}\end{array}\right..$

不失一般性，假设两个元任务T_i和T_j，且T_i比T_j的时间窗口开始的更早(ws_i≤ws_j)，则任务T_i和T_j能够合成的充分必要条件是 (ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤Δd_s或|θ_i-θ_j|≤Δθ_s，其中|θ_i-θ_j|指两个元任务侧摆角之差的绝对值。

对于一个元任务T_i，它的最短执行时长d_i是确定的，实际执行此任务时可在可见时间窗口中任意连续不小于d_i的时段内执行。而对于合成任务，其最短执行时长则是卫星同时能完成元任务的最短时间。因此，最短执行时长依赖于两个元任务时间窗口的交集以及它们各自的执行时长。两个元任务T_i和T_j的时间窗口[ws_i,we_i]与[ws_j,we_j]在时间上存在三种关系：相离、相交、包含。按两时间窗口的重叠长度|W_1∩2|与任务T_i，T_j的执行时间d_i，d_j三者的大小关系分为|W_1∩2|<min(d₁,d₂)和|W_1∩2|≥min(d₁,d₂)。图3中按两时间窗口之间的集合关系及时间窗口重叠长度与任务T₁和T₂的执行时长之间大小关系，列出了成像任务T₁和成像任务T₂的时间窗相对位置分布的9种情况，图4为图3中各个情况合成的合成任务的时间窗口。任务T_i和T_j能够合成的充分必要条件是(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤Δd_s，说明如下：

证明充分性，即证明当(ws_j+d_j)_-(we_i-d_i)≤Δd_s成立时，两个元任务T_i和T_j能够合成，即当(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤Δd_s成立时，存在时间窗口与元任务T_i和T_j的可见时间窗口重叠度分别大于或等于元任务的执行时长d_i，d_j，且该时间窗口长度小于卫星传感器单次最大开机时长Δd_s。即证明存在使得 $\left\{\begin{array}{c}|W\&cap;W_i|\&GreaterEqual;d_i\\ |W\&cap;W_j|\&GreaterEqual;d_j\\ \mathrm{we}-\mathrm{ws}\&le;\mathrm{\&Delta;}{d}_s\end{array}\right.$ 成立的时间窗口W＝[ws,we]。

1)当|W_i∩W_j|≤min(d_i,d_j)时，

令ws＝we_i-d_i，we＝ws_j+d_j，那么|W∩W_i|＝d_i，|W∩W_j|＝d_j，则we-ws＝(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤Δd_s。因此，式 $\left\{\begin{array}{c}|W\&cap;W_i|\&GreaterEqual;d_i\\ |W\&cap;W_j|\&GreaterEqual;d_j\\ \mathrm{we}-\mathrm{ws}\&le;\mathrm{\&Delta;}{d}_s\end{array}\right.$ 成立。

2)当|W_i∩W_j|≥min(d_i,d_j)时，

不失一般性，假设d_i≥d_j。令ws＝ws_i，we＝we_i，则W＝W_i。由于W_i是一个元任务的时间窗口，可得d_i≤|W_i|≤Δd_s。又因|W_i∩W_j|≥min(d_i,d_j)＝d_j，所以|W∩W_j|≥d_j。因此，式 $\left\{\begin{array}{c}|W\&cap;W_i|\&GreaterEqual;d_i\\ |W\&cap;W_j|\&GreaterEqual;d_j\\ \mathrm{we}-\mathrm{ws}\&le;\mathrm{\&Delta;}{d}_s\end{array}\right.$ 成立。

证明必要性，即证明当两个元任务Ti和Tj能够合成时，(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤Δd_s必成立。

如果两个元任务的时间窗口可以合并，那么合成任务的时间窗口W_i,j＝[ws_i,j,we_i,j]必然满足

$\left\{\begin{array}{c}|W_{i,j}\&cap;W_i|\&GreaterEqual;d_i\\ |W_{i,j}\&cap;W_j|\&GreaterEqual;d_j\\ {\mathrm{we}}_{i,j}-{\mathrm{ws}}_{i,j}\&le;\mathrm{\&Delta;}{d}_s\\ d_{i,j}\&GreaterEqual;\max (d_i,d_j)\end{array}\right..$

由于|W_i,j∩W_i|≥d_i,可知ws_i,j≤we_i-d_i。同理，由|W_i,j∩W_j|≥d_j,可得we_i,j≥ws_j+d_j。所以(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤we_i,j-ws_i,j≤Δd_s。因此(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)≤Δd_s。

当合成任务的时间窗口中不存在冗余时间且其侧摆角最小，那么此任务称之为紧凑合成任务。不失一般性，假设两个元任务T_i和T_j，且T_i比T_j的时间窗口开始的更早(ws_i≤ws_j)，那么如果元任务T_i和T_j可 以合成为一个紧凑合成任务T_i,j＝{W_i,j,d_i,j,θ_i,j}，则合成任务的开始时间ws_i,j，结束时间we_i,j，最短执行时长d_i,j，最小成像侧摆角θ_i,j分别为：

${\mathrm{ws}}_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_i-d_i,& \mathrm{if}|W_i\&cap;W_j|\&le;\min (d_i,d_j)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_j,\max ({\mathrm{ws}}_i,{\mathrm{ws}}_j+d_j-d_i)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

${\mathrm{we}}_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_j+d_j,& \mathrm{if}|W_i\&cap;W_j|\&le;\min (d_i,d_j)\\ \min ({\mathrm{we}}_i-d_i,{\mathrm{we}}_j-d_j)+\max \{d_i,d_j\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

$d_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_j+d_j-({\mathrm{we}}_i-d_i),& \mathrm{if}|W_i\&cap;W_j|\&le;\min (d_i,d_j)\\ \max \{d_i,d_j\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

这里我们假设侧摆角|θ_i|大于或等于|θ_j|。

下面将分两种情况证明元任务T_i和T_j合成的合成任务T_i,j＝{W_i,j,d_i,j,θ_i,j}的时间窗口没有冗余时间。

1)|W_i∩W_j|≤min(d_i,d_j) 

当|W_i∩W_j|≤min(d_i,d_j)时，元任务T_i的最晚开始时间we_i-d_i和元任务T_j的最早结束时间ws_j+d_j都包含在合成时间窗口内。因此这两个元任务可以被卫星一次观测成像。因此，合成任务的最短执行时长为(ws_j+d_j)-(we_i-d_i)。故式  $d_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_j+d_j-({\mathrm{we}}_i-d_i),& \mathrm{if}|W_i\&cap;W_j|\&le;\min (d_i,d_j)\\ \max \{d_i,d_j\},& \mathrm{else}\end{array}\right.$ 成立。相应地，本发明实施例合成的合成任务的时间窗口为[(we_i-d_i),(ws_j+d_j)]。故公式  ${\mathrm{ws}}_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_i-d_i,& \mathrm{if}|W_i\&cap;W_j|\&le;\min (d_i,d_j)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_j,\max ({\mathrm{ws}}_i,{\mathrm{ws}}_j+d_j-d_i)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.$ 和  ${\mathrm{we}}_{i,j}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_j+d_j,& \mathrm{if}|W_i\&cap;W_j|\&le;\min (d_i,d_j)\\ \min ({\mathrm{we}}_i-d_i,{\mathrm{we}}_j-d_j)+\max \{d_i,d_j\},& \mathrm{else}\end{array}\right.$ 成立。

2)|W_i∩W_j|≥min(d_i,d_j) 

如公式 $\left\{\begin{array}{c}|W_{i,j}\&cap;W_i|\&GreaterEqual;d_i\\ |W_{i,j}\&cap;W_j|\&GreaterEqual;d_j\\ {\mathrm{we}}_{i,j}-{\mathrm{ws}}_{i,j}\&le;\mathrm{\&Delta;}{d}_s\\ d_{i,j}\&GreaterEqual;\max (d_i,d_j)\end{array}\right.$ 所示，d_ij≥max(d_i,d_j)。当|W_i∩W_j|≥min(d_i,d_j)时，元任务的二者之一的执行时长实际要小于两个元任务时间窗口的交集。因此，合成任务T_i,j的最短执行时长d_i,j等于max(d_i,d_j)。而合成任务T_i,j时间窗口的最早开始时间和最晚结束时间要依赖于d_i、d_j和|W_i∩W_j|。

不失一般性，假设d_i≥d_j。时间窗口的交集为W_i∩j＝[ws_i∩j,we_i∩j]，(ws_i∩j为时间窗***集的开始时间，we_i∩j为时间窗***集的结束时间)。如图5所示，黑色直线框代表两时间窗口的交集，其开始时间为ws_i∩j，结束时间为we_i∩j。紧凑合成任务的时间窗口最早开始时间应该为max(ws_i,ws_j+d_j-d_i)，最晚结束时间为min(we_i,we_j,we_i∩j-d_j+d_i)。

如果两个元任务可以进行合成，那么它们必须同时处于卫星传感器的视场角范围内。也就是两个元任务的侧摆角之差不能超过传感器的视场角的大小。那么合成任务的侧摆角则由此传感器的视场角 以及每个元任务的侧摆角决定。

任务T_i和T_j能够合成的充分必要条件是|θ_i-θ_j|≤Δθ_s(为便于书写，下面以Δθ代替Δθ_s)，说明如下：

充分性的证明如下：

若一个侧摆角θ_i,j，如果它能满足

${\mathrm{\&theta;}}_{i,j}\&Element;\left(\right[{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},{\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}]\&cap;[{\mathrm{\&theta;}}_j-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},{\mathrm{\&theta;}}_j-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\left]\right),$

那么此侧摆角θ_i,j是可行的。也就是说，就侧摆角而言，元任务T_i和T_j可以合成。

给定侧摆角的一个值由于|θ_i-θ_j|≤Δθ，则-Δθ≤θ_i-θ_j≤Δθ，-Δθ≤θ_j-θ_i≤Δθ，那么 

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&theta;}}_{i,j}-({\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2})=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_i+{\mathrm{\&theta;}}_j}{2}-{\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_j-{\mathrm{\&theta;}}_i}{2}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&GreaterEqual;-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}=0\\ {\mathrm{\&theta;}}_{i,j}-({\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2})=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_i+{\mathrm{\&theta;}}_j}{2}-{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}=\frac{{\mathrm{\&theta;}}_j-{\mathrm{\&theta;}}_i}{2}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}=0\end{array}\right..$

所以 ${\mathrm{\&theta;}}_{i,j}\&Element;[{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},{\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}],$ 同理， ${\mathrm{\&theta;}}_{i,j}\&Element;[{\mathrm{\&theta;}}_j-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},{\mathrm{\&theta;}}_j+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}].$

因此， ${\mathrm{\&theta;}}_{i,j}\&Element;\left(\right[{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},{\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}]\&cap;[{\mathrm{\&theta;}}_j-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},{\mathrm{\&theta;}}_j-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\left]\right).$

必要性的证明如下：

如果元任务T_i和T_j可以合成，这两个任务必然能被一次观测完成，那么它们必定处于卫星一个扫描带下。故这两个元任务的侧摆角之差必然小于卫星传感器视场角，即|θ_i-θ_j|≤Δθ。所以必然条件成立。

下面将分两种情况证明式本发明实施例合成的合成任务的侧摆角是所有可行的侧摆角中的最小角。不失一般性，假设元任务T_i的侧 摆角大于T_j的侧摆角，即|θ_i|>|θ_j|。

(1)θ_i≥0

如果 ${\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&GreaterEqual;0,$ 那么 ${\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}.$ 已知|θ_i-θ_j|≤Δθ，那么 ${\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_j\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}.$ 所以是一个可行的侧摆角。

假定存在一个更小的角 ${\mathrm{\&theta;}}^{\text{'}}<{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},$ 那么 ${\mathrm{\&theta;}}^{\text{'}}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}<{\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}={\mathrm{\&theta;}}_i,$ 此时表明元任务T_i已经不在传感器视场角范围内。因此，是合成任务的最小侧摆角。

如果 ${\mathrm{\&theta;}}_i-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}<0,$ 那么 $0-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i\&le;0+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}.$ 已知|θ_i|≥|θ_j|，有θ_i>θ_j>-θ_i，则因此，0是合成任务的最小侧摆角。

由此可知是所有可行的侧摆角中的最小角。

(2)θ_i<0

如果 ${\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;0,$ 则 ${\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},$ 又已知|θ_i-θ_j|≤Δθ及|θ_i|≥|θ_j|，那么θ_j-θ_i≤Δθ，则所以 是一个可行的侧摆角。假定存在一个更小的角θ′，则  ${\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}<{\mathrm{\&theta;}}^{\text{'}}<0,$ 可得 ${\mathrm{\&theta;}}^{\text{'}}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}>{\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}={\mathrm{\&theta;}}_i,$ 此时表明元任务T_i已经不在传感器视场角范围内。因此，是合成任务的最小侧摆角。

如果 ${\mathrm{\&theta;}}_i+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}>0,$ 则 $0-\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2}\&le;{\mathrm{\&theta;}}_i\&le;0+\frac{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}{2},$ 由|θ_i|≥|θ_j|可知θ_i≤θ_j≤-θ_i，所以因此，0是合成任务的最小侧摆角。

因此，是所有可行的侧摆角中的最小角。

如图6所示，本实施例公开一种合成成像卫星元任务的装置，包括：

获取单元1，用于获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n；

中间任务生成单元2，用于根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务；所述第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，所述第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；

合成任务生成单元3，用于判断所述θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及所述θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s

或(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

其中，所述Δd_s，Δθ_s分别表示所述成像卫星s的单次成像开机时间和视场角，

若满足，则将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务，

若满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_x-d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_y,\max ({\mathrm{ws}}_x,{\mathrm{ws}}_y+d_y-d_x)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_x-d_x,{\mathrm{we}}_y-d_y)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y-({\mathrm{we}}_x-d_x),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

若满足

(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_y-d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_x,\max ({\mathrm{ws}}_y,{\mathrm{ws}}_x+d_x-d_y)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_y-d_y,{\mathrm{we}}_x-d_x)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x-({\mathrm{we}}_y-d_{x}y),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right..$

本发明实施例所述的合成成像卫星元任务的装置，处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务合成的合成任务的相较于常规的合成方法合成的合成任务侧摆角最小，且时间窗口没有冗余时间，因而较之常规的任务合成方法，能将更多的任务进行合成，并且合成的合成任务的侧摆角度更小，执行时间更短，因而能够减少星载传感器的开机次数，减少卫星的能量损耗，从而能够节省卫星资源。

可选地，在本发明合成成像卫星元任务的装置的另一实施例中，若n大于2，

所述中间任务生成单元，包括：

第一合成子单元，用于将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n 合成为合成任务T_1，n-1，

第二合成子单元，用于根据所述合成任务T_1，n-1和所述元任务T_n生成第一中间任务和第二中间任务；

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0),…max(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_n& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_{1.n-1}& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_n& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_{1.n-1}& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_n& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_{1.n-1}& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0),…min(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_n& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_{1.n-1}& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_n& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_{1.n-1}& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_n& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

其中，所述θ_p(p∈(1,2，…，n))为元任务T_p的侧摆角，所述ws_n、we_n和d_n分别为元任务T_n的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长，所述ws_1，n-1、we_1，n-1和d_1，n-1分别为所述合成任务T_1，n-1的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长。

可选地，在本发明合成成像卫星元任务的装置的另一实施例中，若n为2，

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_2& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_1& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_2& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_1& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_2& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_1& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{ws}}_1& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_2& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{ccc}{\mathrm{we}}_1& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_2& & \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{ccc}{d}_1& \mathrm{if}& {\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_2& & \mathrm{else}\end{array}\right..$

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种合成成像卫星元任务的方法，其特征在于，包括：

S1，获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n；

S2，根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务；所述第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，所述第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；

S3，判断所述θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及所述θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s

或(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

其中，所述Δd_s，Δθ_s分别表示所述成像卫星s的单次成像开机时间和视场角，

若满足，则将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务，

其中，若满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_x-d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_y,\max ({\mathrm{ws}}_x,{\mathrm{ws}}_y+d_y-d_x)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_x-d_x,{\mathrm{we}}_y-d_y)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y-({\mathrm{we}}_x-d_x),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

其中，若满足

(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_y-d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_x,\max ({\mathrm{ws}}_y,{\mathrm{ws}}_x+d_x-d_y)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_y-d_y,{\mathrm{we}}_x-d_x)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x-({\mathrm{we}}_y-d_y),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right..$

2.根据权利要求1所述的合成成像卫星元任务的方法，其特征在于，若n大于2，

所述根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务，包括：

将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务T_1，n-1，

根据所述合成任务T_1，n-1和所述元任务T_n生成第一中间任务和第二中间任务；

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0),…max(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_n& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_{1.n-1}& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_n& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_{1.n-1}& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{cc}{d}_n& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_{1.n-1}& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0),…min(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_n& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_{1.n-1}& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_n& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{cc}{d}_{1.n-1}& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_n& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

其中，所述θ_p(p∈(1,2，…，n))为元任务T_p的侧摆角，所述ws_n、we_n和d_n分别为元任务T_n的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长，所述ws_1，n-1、we_1，n-1和d_1，n-1分别为所述合成任务T_1，n-1的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长。

3.根据权利要求1所述的合成成像卫星元任务的方法，其特征在于，若n为2，

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_2& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_1& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_2& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_1& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{cc}{d}_2& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_1& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_1& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_2& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_1& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_2& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{cc}{d}_1& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_2& \mathrm{else}\end{array}\right..$

4.一种合成成像卫星元任务的装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取处于同一成像卫星传感器的视场角范围内的多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n；

中间任务生成单元，用于根据所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n生成第一中间任务和第二中间任务；所述第一中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_x、ws_x、we_x和d_x，所述第二中间任务的侧摆角、时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长分别为θ_y、ws_y、we_y和d_y；

合成任务生成单元，用于判断所述θ_x、ws_x、we_x和d_x，以及所述θ_y、ws_y、we_y和d_y是否满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s

或(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

其中，所述Δd_s，Δθ_s分别表示所述成像卫星s的单次成像开机时间和视场角，

若满足，则将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务，

其中，若满足

(ws_y+d_y)-(we_x-d_x)≤Δd_s(ws_x≤ws_y)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_x-d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_y,\max ({\mathrm{ws}}_x,{\mathrm{ws}}_y+d_y-d_x)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_x-d_x,{\mathrm{we}}_y-d_y)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_y+d_y-({\mathrm{we}}_x-d_x),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

其中，若满足

(ws_x+d_x)-(we_y-d_y)≤Δd_s(ws_y<ws_x)以及|θ_x-θ_y|≤Δθ_s，

所述合成任务的侧摆角为θ_x,y，

${\mathrm{\&theta;}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}\max \{{\mathrm{\&theta;}}_y-\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_y+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_y<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\&GreaterEqual;\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|\\ \max \{{\mathrm{\&theta;}}_x-\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x\&GreaterEqual;0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\\ \min \{{\mathrm{\&theta;}}_x+\frac{{\mathrm{\&Delta;\&theta;}}_s}{2},0\},& \mathrm{if}{\mathrm{\&theta;}}_x<0,\left|{\mathrm{\&theta;}}_x\right|>\left|{\mathrm{\&theta;}}_y\right|\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的开始时间为ws_x,y，

${\mathrm{ws}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_y-d_y,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min \{{\mathrm{ws}}_x,\max ({\mathrm{ws}}_y,{\mathrm{ws}}_x+d_x-d_y)\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的时间窗口的结束时间为we_x,y，

${\mathrm{we}}_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x,& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \min ({\mathrm{we}}_y-d_y,{\mathrm{we}}_x-d_x)+\max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述合成任务的最短执行时长为d_x,y，

$d_{x,y}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_x+d_x-({\mathrm{we}}_y-d_y),& \mathrm{if}|W_x\&cap;W_y|\&le;\min (d_x,d_y)\\ \max \{d_x,d_y\},& \mathrm{else}\end{array}\right..$

5.根据权利要求4所述的合成成像卫星元任务的装置，其特征在于，若n大于2，

所述中间任务生成单元，包括：

第一合成子单元，用于将所述多个元任务T₁，T₂，T₃，…，T_n合成为合成任务T_1，n-1，

第二合成子单元，用于根据所述合成任务T_1，n-1和所述元任务T_n生成第一中间任务和第二中间任务；

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0),…max(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_n& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_{1.n-1}& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_n& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_{1.n-1}& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{cc}{d}_n& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_{1.n-1}& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0),…min(θ_n,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{ws}}_n& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_{1.n-1}& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ {\mathrm{we}}_n& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{cc}{d}_{1.n-1}& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_{1.n-1}>{\mathrm{ws}}_n\\ d_n& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

其中，所述θ_p(p∈(1,2，…，n))为元任务T_p的侧摆角，所述ws_n、we_n和d_n分别为元任务T_n的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长，所述ws_1，n-1、we_1，n-1和d_1，n-1分别为所述合成任务T_1，n-1的时间窗口的开始时间、结束时间和最短执行时长。

6.根据权利要求4所述的合成成像卫星元任务的装置，其特征在于，若n为2，

所述θ_x＝max(max(θ₁,0),max(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_2& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_1& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_x=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_2& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_1& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_x=\left\{\begin{array}{cc}{d}_2& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_1& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述θ_y＝min(min(θ₁,0),min(θ₂,0))，

所述 ${\mathrm{ws}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{ws}}_1& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{ws}}_2& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 ${\mathrm{we}}_y=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{we}}_1& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ {\mathrm{we}}_2& \mathrm{else}\end{array}\right.,$

所述 $d_y=\left\{\begin{array}{cc}{d}_1& \mathrm{if}{\mathrm{ws}}_1>{\mathrm{ws}}_2\\ d_2& \mathrm{else}\end{array}\right..$