[发明专利]一种基于非对称拓扑结构的地平仪及测量方法

权利要求书

1.一种基于非对称拓扑结构的地平仪，它包括：2套光学探头和1套信息处理单元，其特征在于，所述的地平仪采用侧装斜视的非对称拓扑结构，即使用2套光学探头和1套信息处理单元，每套红外探头包括1个红外光学系统和1个红外探测器，二者一体化安装，2套红外探头的光轴在地平圆平面内的投影所成夹角为90度，每个探测器有2条探测线阵，每条线阵有160个像元，对应的视场为16度，地平仪安装在卫星的侧面，实现对地球的非对称式探测。

2.一种基于权利要求1所述的基于非对称拓扑结构的地平仪的卫星姿态测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1）仪器测量坐标系定义为：坐标系的原点为地平仪的质心，坐标系的Z轴为地平仪的质心指向地心的局地垂线方向，坐标系的X轴为在卫星轨道平面内与Z轴垂直并指向卫星速度的方向，坐标系的Y轴为与X和Z轴右手正交且与轨道平面的法线平行的方向；

2）将两个探测器上的4条探测线阵分别命名为L₁、L₂、L₃和L₄，在仪器测量坐标系下，地平圆与4个红外探测线列阵的交点为边界点，分别为A、B、C和D，4个边界点在仪器测量坐标系下的坐标分别为(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)和(x₄,y₄)，地平圆圆心定义为O，在仪器测量坐标系下的坐标为(x₀,y₀)；

3）求点A和B连线线段AB的斜率k，利用几何关系可以求出线段AB的斜率为：

k=y2-y1x2-x1---(1)]]>

4）求出线段AB的中点坐标为：

(x2+x12,y2+y12)---(2)]]>

5）由（1）式和（2）式可以求出线段AB的垂直平分线方程为：

y-y2+y12=-x2-x1y2-y1(x-x2+x12)---(3)]]>

6）同理可以求出点C和D连线线段CD的垂直平分线方程为：

y-y4+y32=-x4-x3y4-y3(x-x4+x32)---(4)]]>

7）由（3）式和（4）式可以求出线段AB和线段CD的垂直平分线的交点，根据几何关系可知该交点即为地平圆的圆心O，则可求出圆心的坐标为：

x0=(y2-y1)(x4-x3)(x4+x3)-(y4-y3)(x2-x1)(x2+x1)+(y4+y3-y2-y1)(y4-y3)(y2-y1)2[(y2-y1)(x4-x3)-(y4-y3)(x2-x1)]y0=(x2-x1)(y4-y3)(y4+y3)-(x4-x3)(y2-y1)(y2+y1)+(x4+x3-x2-x1)(x4-x3)(x2-x1)2[(x2-x1)(y4-y3)-(x4-x3)(y2-y1)]---(5);]]>

8）由（5）式求出的地平圆圆心的坐标求出卫星对地姿态的变化。