[发明专利]基于超越不等式的卫星覆盖预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星覆盖预报方法，属于卫星遥感技术领域。

背景技术

卫星的覆盖预报是指地面系统用数学方法求解出遥感卫星的相机对地球表面目标成像的时机。这用于规划遥感卫星的相机开关时间和侧摆角度。

由于卫星的轨道受多种摄动力影响，不可能用简单的数学关系式进行拟合。在卫星上搭载的相机，也不可能给出确切的数学关系来描述出将来一个时间段内相机的地面成像范围。所以，一般用数值逼近的方法求卫星的覆盖预报问题。对于典型的推扫型相机来说，就是求解相机的地面投影条带与地面目标的相交起始与结束的时刻，如果卫星或者相机能够沿轨道左右侧摆，还需要进一步求解侧摆角度。

显然，一个比较直观的数值逼近方法是把待求解时间范围或者侧摆角度范围切分成足够小的片段。每次顺序从片段时间或者角度范围中计算出相机的一次成像范围，若这一次成像范围与地面目标相交，则说明相机能覆盖到此地面目标，从而求解出覆盖预报问题。

这样的方法，无法在求解速度与求解精度之间同时达到令人满意的效果。若把范围切分的比较粗，则最后得出的精度比较低，难以满足实际需要。而把范围切分的比较细，是能够得出满意的精度，但却需要耗费非常长的计算时间。如：计算3天内，某星载相机对地面某目标的覆盖时间，若切分成0.001秒的时间段（因为卫星的星下点速度一般为几千米每秒，取毫秒的时间段才能使覆盖预报的精度达到几米的量级），共需切分

3天*86400秒/天*1000=2亿段

对这2亿多段时间段分别计算星载相机的地面投影条带，再判断是否与目标相交，在普通计算机上，将耗费数分钟时间。如果有数十颗卫星，数百个地面目标需要计算覆盖预报情况，耗费的时间更是不可接受。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，把时间段预报和侧摆角度段预报统一到一个不等式求解模型中，并对此不等式求解问题给出了较快的数值求解方法。此发明能够有效同时提高卫星覆盖预报的速度和精度。

本发明的技术解决方案是：基于超越不等式的卫星覆盖预报方法，步骤如下：

（1）构造函数f1(x1,x2)、f2(x1,x2)；

（2）构造一个空的序列vlist，用于记录0/1；构造一个空的有序序列tlist，用于记录变量值，当预报时间范围时，此变量值代表时间，当预报侧摆范围时，此变量值代表侧摆角度，有序序列tlist按照变量值从小到大排序；tlist与vlist始终长度一致且值一一对应；设定计数器counter，初始值为1；

（3）将搜索区间[A,B]分成n等分，每一等分用区间[a,b]表示，counter值加上n-1；对每一等分[a,b]同时进行如下处理：

（3.1）求解函数F(a,b)，当预报时间范围时，令F(a,b)=f1(a,b)，当预报侧摆范围时，F(a,b)=f2(a,b)；

（3.2）判断F(a,b)值的符号，若F(a,b)>0，转步骤（3.3）；否则，在有序序列tlist中按照a的值二分搜索到位置p；往序列vlist中的位置p插入0，往序列tlist的位置p插入a，counter值减1，转步骤（4）；

（3.3）判断等分[a,b]的区间长度b-a是否大于等于阈值，若是，则转步骤（3），将当前等分[a,b]作为搜索区间[A,B]，重新进行等分及后续处理；否则在有序序列tlist中按照a的值二分搜索到位置p；往序列vlist中的位置p插入1，往序列tlist的位置p插入a，counter值减1，转步骤（4）；

（4）判断counter值是否等于0，若等于0，则转步骤（5）；否则，等待；

（5）初始化一个二元组列表ulist，用于记录不等式的解，并令搜索起始位置为q，q=1；

（6）在序列vlist中从位置q开始，搜索由0到1的跳变，找到0的位置p；从tlist中找到位置p对应的变量值，记录到临时变量s；

（7）在序列vlist中从位置p开始，搜索1到0的跳变，找到0对应的位置p，从tlist中找到位置p对应的变量值e，与之前记录的变量s，组成一个二元组[s,e]作为不等式的一个解记入列表ulist；

（8）判断是否搜索若到序列末尾，若是，则停止，否则令搜索起始位置q=p，转步骤（6）重复进行，二元组列表ulist中的解[s,e]为所有满足预报要求的时间范围或者侧摆角度范围。