[發(fā)明專利]適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算的方法及系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010761335.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111949922A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔本杰;俞航;楊勇;陳占勝;呂旺;趙慶廣;郁海勇;朱晨聰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01V9/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算的方法及系統(tǒng)，包括：步驟S1：確定任務(wù)窗口計(jì)算約束；步驟S2：計(jì)算任務(wù)經(jīng)緯度在J2000系下坐標(biāo)；步驟S3：計(jì)算衛(wèi)星在設(shè)定時(shí)間后的第一軌通過目標(biāo)點(diǎn)所在緯度的時(shí)刻參數(shù)，和經(jīng)度參數(shù)；步驟S4：計(jì)算設(shè)定時(shí)間N圈軌道周期內(nèi)的2N個(gè)衛(wèi)星經(jīng)過目標(biāo)點(diǎn)所在緯度的時(shí)刻，找出每一軌與地面目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度之差小的時(shí)間點(diǎn)，獲取過頂點(diǎn)對應(yīng)軌數(shù)信息；步驟S5：軌道遞推得到衛(wèi)星與目標(biāo)點(diǎn)距離最小值點(diǎn)，并計(jì)算側(cè)擺角和太陽高度角。步驟S6：根據(jù)約束條件和篩選規(guī)則，輸出窗口計(jì)算結(jié)果；步驟S7：獲取適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算結(jié)果信息。本發(fā)明能夠很好地適用于各類衛(wèi)星。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對地探測技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

衛(wèi)星對地探測任務(wù)，一般包含電磁環(huán)境探測、氣象水文信息獲取、目標(biāo)區(qū)域成像遙感等等，這些任務(wù)需要衛(wèi)星對相關(guān)地理位置或區(qū)域過頂或可見時(shí)執(zhí)行，還需滿足一定載荷或平臺約束，這些約束通常包括任務(wù)中心點(diǎn)、任務(wù)區(qū)大小、載荷有效視場，衛(wèi)星過任務(wù)區(qū)的太陽高度角、可見弧段時(shí)長、側(cè)擺角等等。對于電磁環(huán)境探測任務(wù)，衛(wèi)星對地定向，天線接收波束對地，地表電磁輻射源需進(jìn)入星載接收天線的有效波束半錐角內(nèi)，方為有效；對于成像遙感衛(wèi)星，需準(zhǔn)確的計(jì)算衛(wèi)星對任務(wù)區(qū)的過頂時(shí)刻，并在一定側(cè)擺角度范圍內(nèi)、滿足太陽高度角閾值執(zhí)行成像等。衛(wèi)星對地探測任務(wù)通常由地面發(fā)起，任務(wù)需求搜集、任務(wù)籌劃、可見性計(jì)算，指令生成，境內(nèi)或中繼上注等。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增多、任務(wù)的日趨復(fù)雜、時(shí)效性要求的提高，傳統(tǒng)的星地大回路的管控方式已無法適應(yīng)，當(dāng)星上根據(jù)實(shí)時(shí)探測數(shù)據(jù)即時(shí)處理結(jié)果，在軌實(shí)時(shí)生成突發(fā)應(yīng)急任務(wù)。星上需快速響應(yīng)，并能夠在軌實(shí)時(shí)對任務(wù)區(qū)的任務(wù)時(shí)間窗進(jìn)行計(jì)算。滿足任務(wù)約束的窗口可能有多個(gè)，任務(wù)時(shí)間窗口的快速計(jì)算，為星上任務(wù)籌劃與窗口優(yōu)選提供輸入。目前，對地探測任務(wù)時(shí)間窗的計(jì)算，多為基于長時(shí)間軌道遞推的步進(jìn)搜索算法，計(jì)算量大，星上計(jì)算資源負(fù)荷較重。

專利文獻(xiàn)CN105115477A公開了對地面點(diǎn)目標(biāo)推掃成像任務(wù)參數(shù)的星載求解方，在獲取地面點(diǎn)目標(biāo)坐標(biāo)后，在軌衛(wèi)星能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算目標(biāo)過頂時(shí)間姿態(tài)信息，側(cè)擺角用于調(diào)整擺鏡指向目標(biāo)。該專利采用圓軌道假設(shè)模型，僅支持一軌內(nèi)的快速粗算，在建模方法、技術(shù)效果上仍然有待提高的空間。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算的方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算的方法，包括：步驟S1：確定任務(wù)窗口計(jì)算約束；步驟S2：計(jì)算任務(wù)經(jīng)緯度在J2000系下坐標(biāo)；步驟S3：計(jì)算衛(wèi)星在設(shè)定時(shí)間后的第一軌通過目標(biāo)點(diǎn)所在緯度的時(shí)刻參數(shù)，和經(jīng)度參數(shù)；步驟S4：計(jì)算設(shè)定時(shí)間N圈軌道周期內(nèi)的2N個(gè)衛(wèi)星經(jīng)過目標(biāo)點(diǎn)所在緯度的時(shí)刻，找出每一軌與地面目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度之差小的時(shí)間點(diǎn)，獲取過頂點(diǎn)對應(yīng)軌數(shù)信息；步驟S5：軌道遞推得到衛(wèi)星與目標(biāo)點(diǎn)距離最小值點(diǎn)，并計(jì)算側(cè)擺角和太陽高度角；步驟S6：根據(jù)約束條件和篩選規(guī)則，輸出窗口計(jì)算結(jié)果；步驟S7：獲取適用于對地探測任務(wù)多時(shí)間窗的星上快速計(jì)算結(jié)果信息。

優(yōu)選地，所述步驟S3包括：步驟S3.1：設(shè)置初始解為衛(wèi)星在設(shè)定時(shí)間T0后的第一軌通過目標(biāo)點(diǎn)所在緯度的時(shí)刻t1、t2，和經(jīng)度lon1、lon2，當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)緯度全與衛(wèi)星軌道沒有交點(diǎn)，取衛(wèi)星緯度最高點(diǎn)或最低點(diǎn)位置的時(shí)刻t和經(jīng)度lon；

所述步驟S1包括：步驟S1.1：確定任務(wù)窗口計(jì)算約束的類型，約束包括最大側(cè)擺角Angle_max，窗口搜索區(qū)間[T0,T0+dt]，任務(wù)中心經(jīng)緯度lon、lat。

優(yōu)選地，所述步驟S2包括：步驟S2.1：依次計(jì)算歲差章動矩陣，任務(wù)經(jīng)緯度WGS84系分量，計(jì)算恒星時(shí)角，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到任務(wù)經(jīng)緯度在J2000系分量。