[发明专利]一种任务最佳观测时刻点的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星任务规划与调度领域，涉及一种卫星任务规划过程中任务的最佳观测时刻点的计算方法。

背景技术

快速姿态机动成像卫星借助快速姿态机动能力，可实现多种复杂成像模式。与采用星下点成像的传统对地观测卫星相比，快速姿态机动能力大大增加了卫星对目标的观测机会，因而具有更强的观测能力。快速姿态机动成像卫星的每一种成像模式都伴随着多个姿态机动、相机开关机等操作，这些操作形成一个前后连贯的控制指令序列。由于指令繁多，无法保证指令编排和上注的可靠性和指令执行的实时性问题，因此必须建立一套任务规划与调度系统，完成大批量观测任务的自动化分析与处理。

为了便于快速姿态机动成像卫星的任务规划，通常将观测任务分解为多个可以通过一次观测完成的原子任务，即分割成一个或多个单任务条带，每个条带由四个顶点的经纬度描述，将条带作为任务规划与调度系统确定观测方案的基本单元。

任务的最佳观测时刻点的计算是快速姿态机动成像卫星任务规划的关键环节。传统卫星的工作模式比较简单，成像方式比较单一，主要采用星下点成像，并且任务多为点目标，观测持续时间较短，卫星观测所需的时间实际上只是一个时间点，因此不存在选择最佳观测时刻点的问题。快速姿态机动成像卫星的大角度姿态机动能力大大拓宽了卫星对目标的可见时间窗口的长度，并且采用不同姿态角对同一目标进行观测时成像质量存在很大差异；对于面积较大的目标，特别是需要采用多条带拼接成像模式的目标，整个任务的观测持续时间也较长，并且还要考虑条带间姿态机动的时间，因此必须解决如何挑选最佳观测时刻点的问题，现有技术已无法满足快速姿态机动成像卫星任务规划的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通用性强、精确度高的快速姿态机动成像卫星任务的最佳观测时刻点的确定方法。

本发明的技术解决方案是：一种任务最佳观测时刻点的确定方法，步骤如下：

(1)根据相机幅宽将任务区域条带划分；

(2)根据卫星的最大俯仰角和最大滚动角以及任务条带信息确定卫星对各条带的可观测时间区间[t₀，t_n]；每个条带的可观测时间区间[t₀，t_n]由卫星对该条带四个顶点的可观测时间区间[t₁，t₂]_k，k＝1，2，3，4求交集并剔除在地影区的时间区间后得到；卫星对条带单个顶点的可观测时间区间由卫星的最大俯仰角和最大滚动角确定；

(3)计算每个任务条带的观测持续时间T_last；所述条带的观测持续时间为从该条带最先观测的顶点开始到该条带最后观测的顶点结束所持续的时间；

(4)如果观测任务被划分为单个条带，则最佳观测时刻点

(5)如果观测任务被划分为多个条带，采用迭代法在可观测时间区间[t₀，t_n]中确定任务的最佳观测时刻点t_best，方法为：

A.令任务的开始观测时刻t_b0＝t₀；

B.根据t_b0计算条带间的姿态机动时间t_mⁱ，i＝1，…，N-1，N为条带的个数，t_mⁱ为条带i与条带i+1之间的姿态机动时间；

C.计算整个任务的观测执行时间

D.根据公式计算t_b1，t_b1为任务的观测执行时间为T时，对应的观测开始时刻；

E.计算Δt＝t_b1-t_b0，如果Δt≤σ_t，σ_t为许可的计算误差，终止迭代，最佳观测时间t_best＝t_b1，否则，令t_b0＝t_b1，转步骤B。

本发明与现有技术相比的优点在于：