[發明專利]遙感衛星對地姿態機動掃描的軌跡指向角計算方法及系統

有效

• 申請號: 202110154812.1
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112966366B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 鄭藝裕;楊燕;周世宏;賴京;陳華;周必磊;易靈
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種遙感衛星對地姿態機動掃描的軌跡指向角計算方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1：在地球固連坐標系下規劃2D地面掃描軌跡，并將2D地面掃描軌跡轉化至地球慣性坐標系下的3D掃描軌跡；

步驟S2：根據衛星軌道參數，對3D掃描軌跡的掃描弧段進行前推和后推計算，獲取衛星軌道數據；

步驟S3：通過衛星軌道數據和3D掃描軌跡，再根據時間點逐一計算指向矢量序列，獲取軌道坐標系下的兩個指向角；

所述步驟S1包括：

步驟S1-1：根據地球橢球模型，以目標掃描區域內某一點作為原點構建平面坐標系，其中X軸指向東，Y軸在當地水平面內垂直X軸指向北，所述平面坐標系為地球固連坐標系，用于執行2D地面掃描軌跡的規劃；

步驟S1-2：將該坐標系的2D地面掃描軌跡轉化至地心固連坐標系下的3D掃描軌跡；

步驟S1-3：根據規劃的時間序列及初始歷元，將3D掃描軌跡轉化至地心慣性坐標系下；

所述步驟S2包括：

步驟S2-1：根據掃描軌跡的時間序列、初始歷元、衛星軌道參數及目標掃描區域，確定在仰角約束下的掃描弧段；

步驟S2-2：以該弧段的中心點為零時刻，采用J2模型對軌道進行前推和后推計算，獲取掃描過程地心慣性坐標系下的衛星軌道數據。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

步驟S3-1：根據地心慣性坐標系下的衛星軌道數據及3D掃描軌跡數據，以時間為檢索點，逐一計算衛星指向光斑中心的指向矢量；

步驟S3-2：利用衛星軌道數據構建軌道坐標系，并建立地心慣性坐標系到軌道坐標系下的轉換矩陣；

步驟S3-3：利用指向矢量在地心慣性坐標系下的表達及轉換矩陣，獲取指向矢量在軌道坐標系下的數據序列，進而計算得到該坐標系下指向矢量的俯仰角及方位角。

3.一種遙感衛星對地姿態機動掃描的軌跡指向角計算系統，其特征在于，所述系統包括：

模塊M1：在地球固連坐標系下規劃2D地面掃描軌跡，并將2D地面掃描軌跡轉化至地球慣性坐標系下的3D掃描軌跡；

模塊M2：根據衛星軌道參數，對3D掃描軌跡的掃描弧段進行前推和后推計算，獲取衛星軌道數據；

模塊M3：通過衛星軌道數據和3D掃描軌跡，再根據時間點逐一計算指向矢量序列，獲取軌道坐標系下的兩個指向角；

所述模塊M1包括：

根據地球橢球模型，以目標掃描區域內某一點作為原點構建平面坐標系，其中X軸指向東，Y軸在當地水平面內垂直X軸指向北，所述平面坐標系為地球固連坐標系，用于執行2D地面掃描軌跡的規劃；

將該坐標系的2D地面掃描軌跡轉化至地心固連坐標系下的3D掃描軌跡；

根據規劃的時間序列及初始歷元，將3D掃描軌跡轉化至地心慣性坐標系下；

所述模塊M2包括：

根據掃描軌跡的時間序列、初始歷元、衛星軌道參數及目標掃描區域，確定在仰角約束下的掃描弧段；

以該弧段的中心點為零時刻，采用J2模型對軌道進行前推和后推計算，獲取掃描過程地心慣性坐標系下的衛星軌道數據。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述模塊M3包括：

根據地心慣性坐標系下的衛星軌道數據及3D掃描軌跡數據，以時間為檢索點，逐一計算衛星指向光斑中心的指向矢量；

利用衛星軌道數據構建軌道坐標系，并建立地心慣性坐標系到軌道坐標系下的轉換矩陣；

利用指向矢量在地心慣性坐標系下的表達及轉換矩陣，獲取指向矢量在軌道坐標系下的數據序列，進而計算得到該坐標系下指向矢量的俯仰角及方位角。