[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于天地基空間碎片監(jiān)測(cè)平臺(tái)的像移速度計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110969519.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113933528B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鳴鶴;王鵬;王曉宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天東方紅衛(wèi)星有限公司
• 主分類號(hào): G01P3/38
• 分類號(hào): G01P3/38;G01C21/24
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種應(yīng)用于天地基空間碎片監(jiān)測(cè)平臺(tái)的像移速度計(jì)算方法，包括步驟：(1)根據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度，計(jì)算姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣Asubgt;bo/subgt;及更新矩陣(2)計(jì)算天地基監(jiān)測(cè)平臺(tái)在地心赤道慣性系下的位置和速度(3)根據(jù)步驟(2)，計(jì)算從地心赤道慣性系到平臺(tái)運(yùn)動(dòng)系的轉(zhuǎn)換矩陣Asubgt;oI/subgt;及更新矩陣(4)根據(jù)步驟(1)、(2)、(3)，計(jì)算從光學(xué)成像中心c到目標(biāo)點(diǎn)t的距離在光軸上的分量zsubgt;c/subgt;及其一階導(dǎo)數(shù)(5)根據(jù)步驟(1)、(2)、(3)、(4)，建立像移速度計(jì)算模型。本方法綜合考慮了空間碎片和監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特性，建立了可應(yīng)用于天地基兩種監(jiān)測(cè)平臺(tái)的高精度像移速度模型，為空間碎片監(jiān)測(cè)提供了高精度的參數(shù)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于天地基空間碎片監(jiān)測(cè)平臺(tái)的像移速度計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著空間技術(shù)的發(fā)展，航天活動(dòng)產(chǎn)生的空間碎片越來(lái)越多，對(duì)未來(lái)的太空應(yīng)用產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，加強(qiáng)空間碎片監(jiān)測(cè)，獲取其尺寸、材質(zhì)、運(yùn)行軌道等參數(shù)，對(duì)未來(lái)空間活動(dòng)的順利開(kāi)展，具有重要的意義。

準(zhǔn)確地計(jì)算空間碎片在光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的像移速度，可為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)曝光時(shí)間的設(shè)置提供更為精確的參數(shù)。現(xiàn)有的關(guān)于空間碎片監(jiān)測(cè)的像移速度計(jì)算方法，主要存在以下問(wèn)題：

(1)精度不高，現(xiàn)有的計(jì)算方法得到的是空間碎片相對(duì)于監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)角速度，相較于三維方向上的線速度而言，表征像移速度的參量較少，精度較低；

(2)主要針對(duì)天基或地基某一平臺(tái)進(jìn)行建模，缺乏將二者統(tǒng)一的建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種應(yīng)用于天地基空間碎片監(jiān)測(cè)平臺(tái)的像移速度計(jì)算方法，該方法綜合考慮了空間碎片的位置、速度、監(jiān)測(cè)平臺(tái)的位置、速度、姿態(tài)角、姿態(tài)角速度等參數(shù)，提高了像移速度的計(jì)算精度，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置曝光時(shí)間等參數(shù)提供了更為精確的依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種應(yīng)用于天地基空間碎片監(jiān)測(cè)平臺(tái)的像移速度計(jì)算方法，包括如下步驟：

1)根據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的姿態(tài)角和姿態(tài)角速度，確定姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣A_bo及A_bo的更新矩陣

2)計(jì)算天地基監(jiān)測(cè)平臺(tái)在地心赤道慣性系下的位置和速度

3)根據(jù)步驟2)所述監(jiān)測(cè)平臺(tái)在地心赤道慣性系下的位置和速度確定從地心赤道慣性系到平臺(tái)運(yùn)動(dòng)系的轉(zhuǎn)換矩陣A_oI及A_oI的更新矩陣

4)根據(jù)步驟1)所述姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣A_bo及A_bo的更新矩陣步驟2)所述天地基監(jiān)測(cè)平臺(tái)在地心赤道慣性系下的位置和速度步驟3)所述轉(zhuǎn)換矩陣A_oI及A_oI的更新矩陣計(jì)算光學(xué)相機(jī)的光學(xué)成像中心c到目標(biāo)點(diǎn)t的距離在光軸上的分量z_c及z_c的一階導(dǎo)數(shù)

5)根據(jù)步驟1)所述姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣A_bo及A_bo的更新矩陣步驟2)所述監(jiān)測(cè)平臺(tái)在地心赤道慣性系下的位置和速度步驟3)所述轉(zhuǎn)換矩陣A_oI及A_oI的更新矩陣步驟4)所述的從光學(xué)成像中心c到目標(biāo)點(diǎn)t的距離在光軸上的分量z_c及z_c的一階導(dǎo)數(shù)建立像移速度模型，根據(jù)所建立的像移速度模型計(jì)算天地基空間碎片監(jiān)測(cè)平臺(tái)中的像移速度。

可選地，所述步驟1)中，根據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的俯仰角滾動(dòng)角θ、偏航角ψ使用3-1-2的歐拉角轉(zhuǎn)序，確定姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣A_bo，具體為：

式中，