[發明專利]一種衛星下視地球的探測邊界確定方法

在審

• 申請號: 202111514903.8
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114200537A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 朱希娟;吳杰;劉棟;吳開峰;段然;周越
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01V13/00
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌

本申請涉及衛星下視技術領域，特別涉及一種衛星下視地球的探測邊界確定方法。方法包括：將衛星傳感器坐標系下的第一觀測矢量變換至地心固定坐標系下的第二觀測矢量基于所述第二觀測矢量和地球橢球體方程，求解所述傳感器探測視場中邊界像素四個頂點的觀測視線與地球表面的交點；連接所述交點中處于最外圍的交點，得到衛星下視地球的探測邊界。本申請通過求解傳感器探測視場中邊界像素四個頂點的觀測視線與地球表面的交點，并將所有交點中處于最外圍的交點的連線作為探測邊界，由此探測邊界圍成的探測區域更接近實際探測區域，將該探測區域作為紅外仿真模型的接口，能夠提高紅外仿真模型的仿真精度。

技術領域

本申請涉及衛星下視技術領域，特別涉及一種衛星下視地球的探測邊界確定方法。

背景技術

目前，衛星下視探測地球時，通常首先確定傳感器視場的四個頂點所在的探測視線與地球表面的四個交點，然后將四個交點組成的矩形區域作為探測區域，并將該探測區域作為紅外仿真模型的接口。

但是由于地球表面是曲面，單靠傳感器視場的四個頂點確定的探測區域與實際探測區域相差甚遠，尤其當探測視場范圍較大時，探測區域的誤差會嚴重影響紅外仿真模型的精度。

因此，亟待需要一種確定衛星下視地球探測邊界的方法來解決上述問題。

發明內容

本申請提供了一種衛星下視地球的探測邊界確定方法，能夠較為準確的確定衛星傳感器的探測視場在地球表面的探測范圍，提供紅外仿真模型的精度。

本申請實施例提供了一種衛星下視地球的探測邊界確定方法，包括：

將衛星傳感器坐標系下的第一觀測矢量變換至地心固定坐標系下的第二觀測矢量

基于所述第二觀測矢量和地球橢球體方程，求解所述傳感器探測視場中邊界像素四個頂點的觀測視線與地球表面的交點；

連接所述交點中處于最外圍的交點，得到衛星下視地球的探測邊界。

在一種可能的設計中，所述將衛星傳感器坐標系下的第一觀測矢量變換至地心固定坐標系下的第二觀測矢量包括：

確定衛星傳感器坐標系下的第一觀測矢量

確定從傳感器坐標系到地心固定坐標系的轉換矩陣T；

基于所述轉換矩陣T，獲得所述地心固定坐標下的第二觀測矢量

在一種可能的設計中，所述確定衛星傳感器坐標系下的第一觀測矢量包括：

設O點為傳感器表面的中心，Z軸指向地心，X軸是衛星的飛行方向，Y軸是掃描方向，所述Y軸與所述X軸垂直；

設F點為傳感器的焦點，N點為傳感器某一像素的中心點或者邊界點，M點為在傳感器的邊界上且在Y軸上的一點，則在圓邊界上任何一點的觀測矢量可由沿著Z軸旋轉θ角得到；

設所述第一觀測矢量設|OF|＝f，圓錐截面圓半徑|OM|＝r,則具體定義如下：

基于將所述T₂歸一化為：

其中，α為傳感器半視場角，θ為傳感器半場范圍內0～2π的中間角，單位均為弧度。

在一種可能的設計中，所述確定從傳感器坐標系到地心固定坐標系的轉換矩陣T，包括：

基于傳感器的安裝參數確定從傳感器坐標系到衛星本體坐標系的第一轉換矩陣T₁；

基于當前時間的衛星姿態確定從衛星本體坐標系到衛星軌道坐標系的第二轉換矩陣T₂；其中，