对地观测任务是利用卫星遥感器对地球表面、地形地貌、能源矿藏等进行探测从而获取有用信息。按照星载遥感器视场与地面目标的相对大小，观测任务对象可分为点目标和区域目标。点目标通常是一个点或较小区域，在密集点目标观测场景下，单颗卫星一次过境可完成多个点目标观测。区域目标通常是一个多边形区域，单颗传统成像卫星在单次过境的情况下无法获取其全部图像。那么，在卫星资源相对有限的情况下，如何充分利用观测目标特性、发挥多星协同优势，在卫星过境时完成更多更有效的观测任务、实现卫星资源的高效利用，是目前执行对地观测任务亟需解决的问题。
（一）密集点目标合成观测
在密集点目标观测任务中，卫星通常能够快速获取一定区域内大量点目标的图像数据，利用遥感卫星推扫成像模式，可实现对多个目标的快速成像。密集点目标合成观测首先要对点目标聚类，将满足观测约束的多个点目标任务聚合成能够在一个成像条带内完成观测的一个聚类任务。任务聚类可以使卫星以较少的传感器开机时间成本完成多个任务，使一些以前互斥的任务同时被观测，同时可以降低传感器回转时间、减少能源消耗。
点目标合成观测规划中面临的一些约束条件有：卫星资源能力约束、可见时间窗口约束、图像分辨率约束、姿态调整时间约束、观测时间长度约束、太阳光照条件约束、能量约束、数据存储约束等。约束条件作为点目标规划的输入条件，影响任务调度结果。
（二）区域目标协同观测
区域目标相对于点目标面积较大，通常是一个矩形或者多边形，无法被卫星单景图像或单个条带完全覆盖，需要被分割成多个条带，被卫星多次观测才能覆盖整个区域。在区域目标观测中，卫星姿态的侧摆和俯仰作用十分显著。通过控制低轨卫星的侧摆或俯仰角，调整星上遥感仪器的指向变化，从而扩大卫星每个圈次的对地观测范围，还可以对平行条带之间“补缝”，实现对目标区域的快速覆盖。卫星的侧摆角度通常由地面计算控制参数提前注入到星上计算机，由星上计算机控制卫星在达到指定观测区域前完成侧摆角调整。
区域目标观测的约束条件与点目标的约束条件类似，但因涉及多星协同观测，不同卫星的具体约束条件略有不同，需要在具体任务中根据需求定制。最终，区域目标协同观测输出每次成像的开始时间、结束时间、侧摆角度。
高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率成像数据是支撑国民经济建设和保障国家安全的重要基石，高效利用卫星资源获取成像数据具有极大商业价值。如何根据任务需求、结合各种约束条件，制定行之有效的调度方案，使得在轨运行卫星“智能”完成复杂的动作，任重而道远。
文/图：孙景云
编辑：刘玲
校对：马滢淑
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