[發(fā)明專利]對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011528487.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112722329B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田龍飛;劉國華;高爽;尹增山;董澤迎;劉洋;姚小松;吳帆;戴正升
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院;上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明提供了一種對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，所述對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法包括：計(jì)算對地遙感衛(wèi)星相對于地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的過頂時(shí)刻；根據(jù)所述過頂時(shí)刻計(jì)算凝掃觀測的地面航跡角；基于時(shí)間序列及所述地面航跡角計(jì)算地面航跡跟蹤點(diǎn)；根據(jù)所述地面航跡跟蹤點(diǎn)計(jì)算特定時(shí)刻的對地遙感衛(wèi)星載荷光軸指向；根據(jù)所述對地遙感衛(wèi)星載荷光軸指向，確定位于當(dāng)前控制點(diǎn)的對地遙感衛(wèi)星的凝掃姿態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著高新科技的發(fā)展和需求的推動(dòng)，遙感微納衛(wèi)星以重量輕、體積小、功耗低、開發(fā)周期短，功能密度高、性能價(jià)格比高、可編隊(duì)組網(wǎng)等優(yōu)勢，在資源管理、環(huán)境監(jiān)測、土地規(guī)劃、地理測繪等科研、國防和商用領(lǐng)域展現(xiàn)出其良好的發(fā)展前景。

隨著高分辨率遙感的任務(wù)需求及目標(biāo)精度要求的提高，遙感衛(wèi)星相機(jī)在任務(wù)過程中對其光軸位置的監(jiān)測能力與成像質(zhì)量的關(guān)系越發(fā)緊密，已經(jīng)直接影響到遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。

由于遙感微納衛(wèi)星平臺數(shù)據(jù)處理和載荷數(shù)據(jù)處理多采用各自獨(dú)立設(shè)計(jì)，而實(shí)際上衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)與光學(xué)載荷實(shí)際姿態(tài)存在一定的誤差，對載荷成像質(zhì)量有較大的影響。

遙感衛(wèi)星相機(jī)為達(dá)到最佳成像效果，需確保入軌后相機(jī)的光軸與地面設(shè)計(jì)一致，對此需通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和飛行狀態(tài)模擬來實(shí)現(xiàn)。但是，入軌工作期間因衛(wèi)星平臺振動(dòng)干擾造成的光軸擾動(dòng)，卻難以進(jìn)行測量和補(bǔ)償。因此，在軌實(shí)時(shí)對遙感衛(wèi)星相機(jī)的光軸微振動(dòng)進(jìn)行姿態(tài)控制，對遙感相機(jī)的圖像質(zhì)量恢復(fù)就顯得尤為重要。

國內(nèi)目前已有的遙感衛(wèi)星相機(jī)微振動(dòng)在軌控制方法，不能滿足遙感衛(wèi)星相機(jī)在軌壽命過程中的高精度測量需求；現(xiàn)有技術(shù)不能對影響遙感相機(jī)成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素：相機(jī)光軸進(jìn)行直接的準(zhǔn)確控制。此外，控制系統(tǒng)所需的機(jī)械敏感元件在軌長時(shí)間運(yùn)行的可靠性，以及隨即帶來的系統(tǒng)復(fù)雜度也降低了遙感衛(wèi)星相機(jī)系統(tǒng)的可靠性和易用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的遙感衛(wèi)星姿態(tài)控制精度低導(dǎo)致影響凝掃精度的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法，所述對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法包括：

計(jì)算對地遙感衛(wèi)星相對于地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的過頂時(shí)刻；

根據(jù)所述過頂時(shí)刻計(jì)算凝掃觀測的地面航跡角；

基于時(shí)間序列及所述地面航跡角計(jì)算地面航跡跟蹤點(diǎn)；

根據(jù)所述地面航跡跟蹤點(diǎn)計(jì)算特定時(shí)刻的對地遙感衛(wèi)星載荷光軸指向；

根據(jù)所述對地遙感衛(wèi)星載荷光軸指向，確定位于當(dāng)前控制點(diǎn)的對地遙感衛(wèi)星的凝掃姿態(tài)。

可選的，在所述的對地遙感衛(wèi)星凝掃姿態(tài)控制方法中，計(jì)算對地遙感衛(wèi)星相對于地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的過頂時(shí)刻包括：

實(shí)時(shí)接收地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的信號，實(shí)時(shí)計(jì)算地面觀測目標(biāo)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)刻VVLH坐標(biāo)系中的位置，所述地面觀測目標(biāo)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)刻VVLH坐標(biāo)系中的位置包括第一X坐標(biāo)位置值，第一Y坐標(biāo)位置值和第一Z坐標(biāo)位置值；

根據(jù)所述地面觀測目標(biāo)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)刻VVLH坐標(biāo)系中的位置，判斷對地遙感衛(wèi)星與地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的距離是否大于第一閾值；

若對地遙感衛(wèi)星與地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的距離大于第一閾值，計(jì)算地面觀測目標(biāo)點(diǎn)在第一時(shí)刻VVLH坐標(biāo)系中的位置；

所述第一時(shí)刻為所述當(dāng)前時(shí)刻與第一閾值時(shí)間之和，所述第一閾值時(shí)間等于所述第一閾值除以衛(wèi)星與目標(biāo)點(diǎn)的相對速度；

若對地遙感衛(wèi)星與地面觀測目標(biāo)點(diǎn)的距離小于等于第一閾值，計(jì)算地面觀測目標(biāo)點(diǎn)在第二時(shí)刻VVLH坐標(biāo)系中的位置；