[發明專利]一種敏捷衛星機動中對目標進行斜條帶成像的方法

有效

• 申請號: 201410469552.7
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104217123B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 黃敏;楊芳;葛玉君;黃群東
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明屬于航天遙感技術領域，涉及一種衛星對目標斜條帶進行成像的方法。

背景技術

目前，大多數光學遙感衛星均采用傳統成像模式對目標進行成像，即推掃成像時，衛星的姿態保持穩定，從而像面空間方位對地固定，推掃成像完全依賴于衛星的軌道運動速度，因此每一景的地面推掃軌跡必須平行于星下點軌跡。然而，對于一些特殊成像任務，例如沿公路、沿海岸線、沿邊境線等狹長區域目標的成像，目標區域并不平行于星下點軌跡，如果采用傳統成像方式，其覆蓋區域由于受衛星軌道的嚴格約束，需要經過多景的拼接才能形成完整圖像，且每一景覆蓋的目標區域較少，效能較低。如果要提高成像效能，就需要通過新的成像模式以打破成像時衛星軌道的嚴格約束，即可通過姿態機動中成像來實現與星下點軌跡成一定夾角區域的觀測。動中成像的基本概念黃群東在2012年第12期《光學精密工程》上的《姿態對地指向不斷變化成像時的像移速度計算》一文中已經有了詳細描述。

傳統成像模式中，地面成像軌跡平行于星下點軌跡，通過獲取成像時刻衛星的位置、姿態數據以及相機的視場角就能夠完成對目標區域覆蓋的判斷，進而實現成像的任務規劃。然而，動中成像的地面成像軌跡尚未建立，沒有確定的地面成像軌跡模型，從對目標的觀測來講，難以確定目標是否被覆蓋，進而難以實現任務規劃；從衛星姿控的角度來講，則難以獲取合適的姿態機動方案以滿足任務需求。

目前，法國的Pleiades-HR衛星通過姿態機動能夠實現垂直星下點軌跡的成像。垂直星下點軌跡的主動推掃模式能夠打破衛星成像幅寬的限制，實現高分辨率、大幅寬、高效能的兼顧。在國內，機動中成像尚處于理論探索階段，尚有很多關鍵技術需要解決。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服傳統成像方式中成像軌跡必須平行于星下點軌跡的不足，提出了一種采用“斜條帶”覆蓋與星下點軌跡成一定夾角的目標區域的成像方式，建立了地球上任意目標點被“斜條帶”覆蓋的判定方法，并據此提出對目標斜條帶進行成像的方法，從而實現對與星下點軌跡成一定夾角的狹長區域的成像。

本發明的技術解決方案是：一種敏捷衛星機動中對目標進行斜條帶成像的方法，包括如下步驟：

(1)將狹長目標區域分割成多個小塊，記每一個小塊的中心點為目標點V，地理坐標V(α_V,δ_V)，其中α和δ分別表示經度與緯度，角標V對應目標點V；針對每一個小塊，分別執行步驟(2)～步驟(4)；

(2)確定一條能夠覆蓋目標點V的斜條帶；所述的斜條帶采用傾角i_A、升交點赤經Ω_A、斜條帶中心線到虛擬圓的距離d、寬度2λ、起點M的地理坐標M(α_M,δ_M)、終點N的地理坐標N(α_N,δ_N)共六種參數確定；所述的虛擬圓為圓心過地心、半徑為地球半徑、傾角為i_A、升交點赤經為Ω_A的圓，所述的斜條帶中心線為與虛擬圓平行的平面與地球相交所成的最大圓周上截取的一段圓弧，圓弧的兩個端點形成起點M和終點N，虛擬圓與星下點軌跡所在圓的夾角A為斜條帶的相對傾角；在斜條帶中心線所在圓平面兩側作與斜條帶中心線所在圓平面平行且球面距離為λ的兩個平面與地球相交形成兩個圓周，兩個圓周上與斜條帶中心線對應弧長一致且球面距離為λ的兩段圓弧構成斜條帶的兩個寬度邊沿；從起點M和終點N分別作垂直于虛擬圓的圓心過地球球心的圓弧與虛擬圓相交，形成起點M在虛擬圓上的對應點M’，地理坐標為M′(α_M′,δ_M′)，終點N在虛擬圓上的對應點N’，地理坐標為N′(α_N′,δ_N′)，起點M和對應點M’之間的弧長為d，終點N和對應點N’之間的弧長也為d；

目標點V能夠被斜條帶覆蓋需要同時滿足條件：|x-d|<λ、α_M′<α_V′<α_N′、δ_M′<δ_V′<δ_N′；x為目標點V和對應點V’之間的弧長，V′(α_V′,δ_V′)為對應點V’的地理坐標，從目標點V作垂直于虛擬圓的圓心過地球球心的圓弧與虛擬圓相交，形成目標點V在虛擬圓上的對應點V’；