[發明專利]一種基于推掃軌跡的敏捷衛星目標分解方法及系統

有效

• 申請號: 201611063401.7
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106597434B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 賀仁杰;楊文沅;陳英武;陳宇寧;呂濟民;陳盈果;陳成;王濤;劉曉路;邢立寧;姚鋒;劉慧慧
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明公開一種基于推掃軌跡的衛星目標分解方法及系統。方法包括：獲取衛星過衛星目標的每個頂點時的過頂側擺；計算過頂側擺中的最小側擺對應的幅寬作為條帶寬度；利用條帶寬度求解每個推掃軌跡的兩個端點；根據每個推掃軌跡的兩個端點計算對應條帶的邊界特征點；利用邊界特征點對推掃軌跡進行延展，得到推掃軌跡向量；將推掃軌跡向量和條帶寬度代入條帶四頂點計算模型，得到條帶四頂點坐標；條帶四頂點計算模型為利用基于共軛四元數的坐標變換的方法建立的模型，用于計算條帶四頂點坐標。本發明的方法及系統，選擇衛星過頂時刻最小側擺對應的幅寬作為條帶寬度，從而能夠保證條帶被完全覆蓋，提高了衛星的幅寬的利用率。

技術領域

本發明涉及衛星成像技術領域，特別是涉及一種基于推掃軌跡的敏捷衛星目標分解方法及系統。

背景技術

敏捷衛星成像任務規劃的核心在于合理調度觀測任務與安排衛星動作以實現衛星資源效益最大化。對于規劃來說，無論是采用精確求解方法還是智能優化方法，都必須將多樣化的觀測需求轉換為規劃模型的標準輸入，這個過程通常稱為任務預處理。任務預處理服務于任務規劃，將任務預處理獨立開來能夠減少任務規劃的復雜度，提高求解效率。

任務預處理中的目標分解主要針對于區域目標。受限于衛星載荷幅寬，對于區域目標無法以單次成像實現對區域目標的覆蓋，需要將其分解為多個單次成像條帶，然后將多個單次成像條帶的成像拼接起來實現對目標的觀測。當前關于目標分解主要存在靜態分解與動態分解兩種形式。靜態分解主要基于預定義參考系或者固定衛星幅寬進行劃分，動態分解主要基于衛星視場角或者動態衛星幅寬進行劃分。

采用預定義參考系分解中比較典型的是法國在一種地球觀測衛星系統的成像任務規劃中采用基于柵格參考系(Grid Reference System,GRS)的分解方法，采用基于柵格參考系的分解方法比較適合于框幅式成像衛星，對于依賴陣列探測器推掃成像的衛星，一般以條帶形式實現對目標的分解，該分解方法依據方向(direction)與位移(offset)兩個參數以平行條帶實現對不規則區域的非等長條帶的分解，但是該分解方法沒有考慮衛星姿態帶來的幅寬變化。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于推掃軌跡的敏捷衛星目標分解方法及系統，不受衛星姿態變化帶來的幅寬變化的影響。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于推掃軌跡的衛星目標分解方法，包括：

獲取衛星過所述衛星目標的每個頂點時的過頂側擺；

計算所述過頂側擺中的最小側擺對應的幅寬作為條帶寬度；所述條帶寬度為將所述衛星目標進行條帶劃分之后的每個條帶的寬度；

利用所述條帶寬度求解每個所述推掃軌跡的兩個端點；

根據每個所述推掃軌跡的兩個端點計算對應條帶的邊界特征點；所述邊界特征點用于確定所述條帶的邊界位置；

利用所述邊界特征點對推掃軌跡進行延展，得到推掃軌跡向量；

將所述推掃軌跡向量和所述條帶寬度代入條帶四頂點計算模型，得到條帶四頂點坐標；所述條帶四頂點計算模型為利用基于共軛四元數的坐標變換的方法建立的模型，用于計算條帶四頂點坐標。

可選的，當所述衛星目標為區域目標時，所述利用所述條帶寬度求解每個所述推掃軌跡的兩個端點，具體包括：

利用條寬圓心角和側寬圓心角確定初始軌跡面的法向量；所述條寬圓心角為所述條帶寬度對應的地球圓心角，所述側寬圓心角為所述條帶兩側的補償寬度所對應的地球圓心角；

在已知初始軌跡面的法向量的基礎上利用遞推公式求取所有軌跡面的法向量；

根據各個所述軌跡面的法向量計算對應的推掃軌跡的起點與終點。