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一種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割方法
【專利摘要】一種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割方法，首先建立衛(wèi)星在指定軌道上指向待觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的姿態(tài)俯仰角和滾動(dòng)角計(jì)算方程，計(jì)算當(dāng)觀測(cè)俯仰角為0°時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間tr和滾動(dòng)角φr；針對(duì)構(gòu)成目標(biāo)區(qū)域多邊形的若干頂點(diǎn)，按照上述方法依次計(jì)算各頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的tr和φr，找出tr和φr的最大值和最小值，采用衛(wèi)星相機(jī)視場(chǎng)角對(duì)φr最大值和最小值之間的區(qū)間進(jìn)行分割，得到若干條分割線；根據(jù)分割線和tr的最大值和最小值，計(jì)算得到分割條帶的4個(gè)頂點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)以及中線起止點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)；該方法計(jì)算精度高，復(fù)雜度低，提高了衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割的準(zhǔn)確度和計(jì)算效率，并且具備在計(jì)算能力有限的星載計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的條件。
【專利說明】—種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星地面任務(wù)管理與自主任務(wù)管理領(lǐng)域，涉及光學(xué)遙感衛(wèi)星觀測(cè)任務(wù)預(yù)處理技術(shù)，針對(duì)推掃成像式敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的工作模式，基于相機(jī)指向觀測(cè)目標(biāo)時(shí)衛(wèi)星姿態(tài)的計(jì)算方法，提出了一種將任意形狀觀測(cè)目標(biāo)劃分為基本觀測(cè)條帶的算法，可用于敏捷光學(xué)衛(wèi)星地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)和自主任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感衛(wèi)星在軌應(yīng)用階段需要對(duì)大量觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行成像。由于遙感衛(wèi)星的規(guī)劃調(diào)度問題具有很高的計(jì)算復(fù)雜度，目前遙感衛(wèi)星的地面應(yīng)用部門普遍采用任務(wù)規(guī)劃技術(shù)對(duì)遙感衛(wèi)星資源進(jìn)行調(diào)度。任務(wù)預(yù)處理是遙感衛(wèi)星規(guī)劃調(diào)度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是根據(jù)衛(wèi)星軌道、載荷視場(chǎng)等參數(shù)，將用戶輸入的具有不規(guī)則幾何特征的觀測(cè)目標(biāo)分割為一個(gè)或多個(gè)可一次觀測(cè)覆蓋的條帶，以便于對(duì)各條帶的觀測(cè)活動(dòng)進(jìn)行編排。
[0003]敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星是一類具有繞任意軸大角度快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力的衛(wèi)星，可通過俯仰和側(cè)擺方向的姿態(tài)機(jī)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)星下點(diǎn)軌跡兩側(cè)大范圍區(qū)域的多模式成像。由于敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星通常采用分辨率為米級(jí)至亞米級(jí)的高分辨率相機(jī)，相機(jī)視場(chǎng)角通常較小，因此對(duì)于觀測(cè)目標(biāo)預(yù)處理的精度要求也比較高。
[0004]目前地面任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)采用以星下點(diǎn)軌跡平行線為基準(zhǔn)的方法對(duì)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行分割，其基本的流程是:首先構(gòu)造一組觀測(cè)目標(biāo)臨近地區(qū)的星下點(diǎn)軌跡近似“平行線”，每條“平行線”為一組離散的經(jīng)緯度點(diǎn)構(gòu)成的折線，第一條和最后一條“平行線”與觀測(cè)區(qū)域兩側(cè)對(duì)齊，“平行線”間距為相機(jī)幅寬乘以一定的比率，以滿足條帶拼接時(shí)的重疊度以及誤差要求，最后根據(jù)平行線對(duì)條帶區(qū)域的切割情況計(jì)算出各條帶4個(gè)頂點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。該算法一方面在建立計(jì)算模型是進(jìn)行了大量假設(shè)和近似處理，因此計(jì)算精度方面存在一定的不足。由于星下點(diǎn)軌跡實(shí)際上是一條球面曲線，并不存在“平行線”，并且該算法沒有考慮地球扁率對(duì)條帶劃分結(jié)果的影響，因此該算法誤差較大，如果用于敏捷衛(wèi)星的任務(wù)規(guī)劃，需要引入較大的余量來彌補(bǔ)計(jì)算精度的不足，必然帶來衛(wèi)星應(yīng)用效能的降低。另一方面，由于該算法需要通過計(jì)算一系列的經(jīng)緯度點(diǎn)構(gòu)建若干條“平行線”，計(jì)算的復(fù)雜度較高，難以在計(jì)算能力有限的星載計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，在衛(wèi)星自主管理【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃對(duì)觀測(cè)目標(biāo)分割的需求，提供了一種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割方法，解決了現(xiàn)有方法條帶分割精度不足、計(jì)算復(fù)雜度較高、在衛(wèi)星自主管理【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用受限的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]—種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割方法，步驟如下:
[0008]I)設(shè)仁時(shí)刻衛(wèi)星指向待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)T時(shí)，衛(wèi)星的觀測(cè)俯仰角Θ為0，觀測(cè)滾動(dòng)角為φ,.，定義仁為標(biāo)稱觀測(cè)時(shí)刻，《Pr為標(biāo)稱側(cè)擺角，并計(jì)算獲得標(biāo)稱觀測(cè)時(shí)刻仁和標(biāo)稱側(cè)擺角φr;
[0009]11)建立待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)T在J2000坐標(biāo)系下位置與觀測(cè)時(shí)間的關(guān)系方程T = Lei1Te,上標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置；其中Lei為J2000坐標(biāo)系到WGS84坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，Te為待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)T在WGS84坐標(biāo)系下的位置；
[0010]12)根據(jù)當(dāng)圈整秒時(shí)刻ti對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星在J2000坐標(biāo)系下軌道位置矢量REa (ti)，計(jì)
算獲得各軌道位置與觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的距離
【權(quán)利要求】
1.一種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)條帶分割方法，其特征在于步驟如下: 1)設(shè)k時(shí)刻衛(wèi)星指向待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)T時(shí)，衛(wèi)星的觀測(cè)俯仰角Θ為O，觀測(cè)滾動(dòng)角為Φρ定義k為標(biāo)稱觀測(cè)時(shí)刻，為標(biāo)稱側(cè)擺角，并計(jì)算獲得標(biāo)稱觀測(cè)時(shí)刻k和標(biāo)稱側(cè)擺角(K; 11)建立待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)T在J2000坐標(biāo)系下位置與觀測(cè)時(shí)間的關(guān)系方程T= LeiTTe，上標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置；其中Lei為J2000坐標(biāo)系到WGS84坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，Te為待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)T在WGS84坐標(biāo)系下的位置； 12)根據(jù)當(dāng)圈整秒時(shí)刻\對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星在J2000坐標(biāo)系下軌道位置矢量REaUi)，計(jì)算獲得各軌道位置與觀測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的距離
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK103927744SQ201410120478
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】謝松, 于文進(jìn), 劉思遠(yuǎn), 楊芳 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司