[發(fā)明專利]基于敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011517390.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN112686509B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬巖;馬馳;孟遙;劉江;劉潤(rùn)山;解延浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 尹慶娟

基于敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃方法屬于空間遙感成像技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。本發(fā)明以300s時(shí)長(zhǎng)為間隔將規(guī)劃時(shí)段劃分為多個(gè)獨(dú)立的窗口，計(jì)算未來的任務(wù)規(guī)劃時(shí)段內(nèi)遙感衛(wèi)星與空間目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度矢量和相對(duì)位置矢量；解算獲得全部可見窗口；并選取空間目標(biāo)與遙感衛(wèi)星相對(duì)距離最小的窗口；計(jì)算拍攝任務(wù)所需的曝光時(shí)長(zhǎng)t₀；確定成像模式；確定遙感衛(wèi)星成像時(shí)的姿態(tài)指向；最后輸出遙感衛(wèi)星成像的最終成像時(shí)刻、曝光時(shí)長(zhǎng)、成像模式以及姿態(tài)指向。本發(fā)明的利用對(duì)地遙感衛(wèi)星的敏捷特性，通過合理的任務(wù)規(guī)劃，可以簡(jiǎn)單、高效的實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)拍攝，使對(duì)地遙感衛(wèi)星同樣具備天基監(jiān)測(cè)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間遙感成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

隨著航天技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)航天資源與日俱增的依賴，人造空間目標(biāo)的數(shù)量逐年遞增。空間目標(biāo)具有運(yùn)動(dòng)速度快、運(yùn)動(dòng)范圍廣、軌跡不確定、目標(biāo)特性較弱的特點(diǎn)，如何利用光學(xué)成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)的監(jiān)視與測(cè)量在軍事方面和民用方面都具有重要的意義和研究?jī)r(jià)值。

當(dāng)前我國(guó)空間目標(biāo)監(jiān)視裝備多數(shù)以地基光電經(jīng)緯儀為主。受限于領(lǐng)土范圍，地基監(jiān)測(cè)手段難以形成常態(tài)化的全球域監(jiān)測(cè)機(jī)制，觀測(cè)效率較低。此外，地基設(shè)備受到大氣湍流、氣候等因素的干擾，降低了觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。天基監(jiān)測(cè)手段具有監(jiān)測(cè)范圍廣、布置區(qū)域不受領(lǐng)土限制、工作時(shí)效不受天氣影響等特點(diǎn)，是當(dāng)前國(guó)際上空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的主要方向。

天基觀測(cè)裝備研發(fā)成本高、制造難度大，組網(wǎng)需耗費(fèi)較多的財(cái)力和人力，難以滿足日益增長(zhǎng)的空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)需求。當(dāng)前，許多姿態(tài)敏捷的對(duì)地光學(xué)遙感衛(wèi)星通過精密的任務(wù)規(guī)劃同樣具備空間目標(biāo)成像能力，并可實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)定軌、識(shí)別和光度測(cè)量等高級(jí)應(yīng)用。研究對(duì)地遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃，一方面可以拓展遙感衛(wèi)星的應(yīng)用范圍，另一方面可以填補(bǔ)當(dāng)前天基觀測(cè)能力短板，因此，研究對(duì)地遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃方法具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種基于敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，實(shí)現(xiàn)基于交會(huì)運(yùn)動(dòng)特性的空間目標(biāo)天基光學(xué)成像。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于敏捷光學(xué)遙感衛(wèi)星的空間目標(biāo)引導(dǎo)成像任務(wù)規(guī)劃方法包括以下步驟：

步驟一：預(yù)先已知拍攝空間目標(biāo)的軌道數(shù)據(jù)，以300s時(shí)長(zhǎng)為間隔將規(guī)劃時(shí)段劃分為多個(gè)獨(dú)立的窗口，每一個(gè)獨(dú)立窗口的中間時(shí)刻為T_i(i＝1、2、3、4……)，遞推計(jì)算未來的任務(wù)規(guī)劃時(shí)段內(nèi)遙感衛(wèi)星與空間目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度矢量和相對(duì)位置矢量；

步驟二：通過解算空間目標(biāo)、遙感衛(wèi)星、地球、月亮和太陽之間的幾何關(guān)系在多重約束條件下的可見性，獲得全部可見窗口；

步驟三：在步驟二中獲得的全部可見窗口中選取空間目標(biāo)與遙感衛(wèi)星相對(duì)距離最小的窗口；

步驟四：根據(jù)遙感衛(wèi)星的相機(jī)參數(shù)計(jì)算拍攝任務(wù)所需的曝光時(shí)長(zhǎng)t₀；

步驟五：根據(jù)步驟四獲得的曝光時(shí)長(zhǎng)t₀和像元駐留時(shí)間t_re確定成像模式；

若t₀≤t_re，則選擇空間穩(wěn)定成像模式；

若t₀＞t_re，則選擇空間跟蹤成像模式，并判斷遙感衛(wèi)星期望姿態(tài)角速度是否大于遙感衛(wèi)星最大姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力，若否，則確認(rèn)步驟三中所選窗口為最終成像時(shí)刻；若是，則在步驟二確定的全部可見窗口中剔除當(dāng)次最小窗口，重新執(zhí)行步驟三；

步驟六：根據(jù)步驟五確定的最終成像時(shí)刻、步驟四中獲得的曝光時(shí)長(zhǎng)、步驟五中獲得的成像模式確定遙感衛(wèi)星成像時(shí)的姿態(tài)指向；