一種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測目標(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目標(biāo)點的姿態(tài)俯仰角和滾動角計算方程，計算當(dāng)觀測俯仰角為0°時對應(yīng)的時間tr和滾動角φr；針對構(gòu)成目標(biāo)區(qū)域多邊形的若干頂點，按照上述方法依次計算各頂點對應(yīng)的tr和φr，找出tr和φr的最大值和最小值，采用衛(wèi)星相機視場角對φr最大值和最小值之間的區(qū)間進行分割，得到若干條分割線；根據(jù)分割線和tr的最大值和最小值，計算得到分割條帶的4個頂點經(jīng)緯度坐標(biāo)以及中線起止點經(jīng)緯度坐標(biāo)；該方法計算精度高，復(fù)雜度低，提高了衛(wèi)星觀測目標(biāo)條帶分割的準確度和計算效率，并且具備在計算能力有限的星載計算機上實現(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)星觀測任務(wù)預(yù)處理技術(shù)，針對推掃成像式敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的工作模式，基于相機指向觀測目標(biāo)時衛(wèi)星姿態(tài)的計算方法，提出了一種將任意形狀觀測目標(biāo)劃分為基本觀測條帶的算法，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)計與實現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感衛(wèi)星在軌應(yīng)用階段需要對大量觀測目標(biāo)進行成像。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)對遙感衛(wèi)星資源進行調(diào)度。任務(wù)預(yù)處理是遙感衛(wèi)星規(guī)劃調(diào)度的一個重要環(huán)節(jié)，其目的是根據(jù)衛(wèi)星軌道、載荷視場等參數(shù)，將用戶輸入的具有不規(guī)則幾何特征的觀測目標(biāo)分割為一個或多個可一次觀測覆蓋的條帶，以便于對各條帶的觀測活動進行編排。
[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)機動能力的衛(wèi)星，可通過俯仰和側(cè)擺方向的姿態(tài)機動，實現(xiàn)對星下點軌跡兩側(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至亞米級的高分辨率相機，相機視場角通常較小，因此對于觀測目標(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)采用以星下點軌跡平行線為基準的方法對觀測目標(biāo)進行分割，其基本的流程是:首先構(gòu)造一組觀測目標(biāo)臨近地區(qū)的星下點軌跡近似“平行線”，每條“平行線”為一組離散的經(jīng)緯度點構(gòu)成的折線，第一條和最后一條“平行線”與觀測區(qū)域兩側(cè)對齊，“平行線”間距為相機幅寬乘以一定的比率，以滿足條帶拼接時的重疊度以及誤差要求，最后根據(jù)平行線對條帶區(qū)域的切割情況計算出各條帶4個頂點的經(jīng)緯度坐標(biāo)。該算法一方面在建立計算模型是進行了大量假設(shè)和近似處理，因此計算精度方面存在一定的不足。由于星下點軌跡實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計算精度的不足，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算一系列的經(jīng)緯度點構(gòu)建若干條“平行線”，計算的復(fù)雜度較高，難以在計算能力有限的星載計算機中實現(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，針對敏捷衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃對觀測目標(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)星觀測目標(biāo)條帶分割方法，步驟如下:
[0008]I)設(shè)仁時刻衛(wèi)星指向待測目標(biāo)點T時，衛(wèi)星的觀測俯仰角Θ為0，觀測滾動角為φ,.，定義仁為標(biāo)稱觀測時刻，《Pr為標(biāo)稱側(cè)擺角，并計算獲得標(biāo)稱觀測時刻仁和標(biāo)稱側(cè)擺角φr;
[0009]11)建立待測目標(biāo)點T在J2000坐標(biāo)系下位置與觀測時間的關(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為待測目標(biāo)點T在WGS84坐標(biāo)系下的位置；
[0010]12)根據(jù)當(dāng)圈整秒時刻ti對應(yīng)的衛(wèi)星在J2000坐標(biāo)系下軌道位置矢量REa (ti)，計
算獲得各軌道位置與觀測目標(biāo)點的距離
【權(quán)利要求】
1.一種基于指向姿態(tài)的敏捷衛(wèi)星觀測目標(biāo)條帶分割方法，其特征在于步驟如下: 1)設(shè)k時刻衛(wèi)星指向待測目標(biāo)點T時，衛(wèi)星的觀測俯仰角Θ為O，觀測滾動角為Φρ定義k為標(biāo)稱觀測時刻，為標(biāo)稱側(cè)擺角，并計算獲得標(biāo)稱觀測時刻k和標(biāo)稱側(cè)擺角(K; 11)建立待測目標(biāo)點T在J2000坐標(biāo)系下位置與觀測時間的關(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為待測目標(biāo)點T在WGS84坐標(biāo)系下的位置； 12)根據(jù)當(dāng)圈整秒時刻\對應(yīng)的衛(wèi)星在J2000坐標(biāo)系下軌道位置矢量REaUi)，計算獲得各軌道位置與觀測目標(biāo)點的距離
【文檔編號】G01C11/00GK103927744SQ201410120478
【公開日】2014年7月16日 申請日期: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, 劉思遠, 楊芳 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司
山東科威數(shù)控機床有限公司銑床官方網(wǎng)站今天是：2024-10-23切換城市[全國]-網(wǎng)站地圖
專業(yè)數(shù)控銑床產(chǎn)品供應(yīng)商
20年生產(chǎn)經(jīng)驗，實力工廠，精工品質(zhì)，質(zhì)量有保障
