[发明专利]适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算的方法及系统

说明书

本发明提供了一种适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算的方法及系统，包括：步骤S1：确定任务窗口计算约束；步骤S2：计算任务经纬度在J2000系下坐标；步骤S3：计算卫星在设定时间后的第一轨通过目标点所在纬度的时刻参数，和经度参数；步骤S4：计算设定时间N圈轨道周期内的2N个卫星经过目标点所在纬度的时刻，找出每一轨与地面目标点经度之差小的时间点，获取过顶点对应轨数信息；步骤S5：轨道递推得到卫星与目标点距离最小值点，并计算侧摆角和太阳高度角。步骤S6：根据约束条件和筛选规则，输出窗口计算结果；步骤S7：获取适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算结果信息。本发明能够很好地适用于各类卫星。

技术领域

本发明涉及对地探测技术领域，具体地，涉及一种适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算的方法及系统。

背景技术

卫星对地探测任务，一般包含电磁环境探测、气象水文信息获取、目标区域成像遥感等等，这些任务需要卫星对相关地理位置或区域过顶或可见时执行，还需满足一定载荷或平台约束，这些约束通常包括任务中心点、任务区大小、载荷有效视场，卫星过任务区的太阳高度角、可见弧段时长、侧摆角等等。对于电磁环境探测任务，卫星对地定向，天线接收波束对地，地表电磁辐射源需进入星载接收天线的有效波束半锥角内，方为有效；对于成像遥感卫星，需准确的计算卫星对任务区的过顶时刻，并在一定侧摆角度范围内、满足太阳高度角阈值执行成像等。卫星对地探测任务通常由地面发起，任务需求搜集、任务筹划、可见性计算，指令生成，境内或中继上注等。随着卫星数量的增多、任务的日趋复杂、时效性要求的提高，传统的星地大回路的管控方式已无法适应，当星上根据实时探测数据即时处理结果，在轨实时生成突发应急任务。星上需快速响应，并能够在轨实时对任务区的任务时间窗进行计算。满足任务约束的窗口可能有多个，任务时间窗口的快速计算，为星上任务筹划与窗口优选提供输入。目前，对地探测任务时间窗的计算，多为基于长时间轨道递推的步进搜索算法，计算量大，星上计算资源负荷较重。

专利文献CN105115477A公开了对地面点目标推扫成像任务参数的星载求解方，在获取地面点目标坐标后，在轨卫星能够实时计算目标过顶时间姿态信息，侧摆角用于调整摆镜指向目标。该专利采用圆轨道假设模型，仅支持一轨内的快速粗算，在建模方法、技术效果上仍然有待提高的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算的方法及系统。

根据本发明提供的一种适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算的方法，包括：步骤S1：确定任务窗口计算约束；步骤S2：计算任务经纬度在J2000系下坐标；步骤S3：计算卫星在设定时间后的第一轨通过目标点所在纬度的时刻参数，和经度参数；步骤S4：计算设定时间N圈轨道周期内的2N个卫星经过目标点所在纬度的时刻，找出每一轨与地面目标点经度之差小的时间点，获取过顶点对应轨数信息；步骤S5：轨道递推得到卫星与目标点距离最小值点，并计算侧摆角和太阳高度角；步骤S6：根据约束条件和筛选规则，输出窗口计算结果；步骤S7：获取适用于对地探测任务多时间窗的星上快速计算结果信息。

优选地，所述步骤S3包括：步骤S3.1：设置初始解为卫星在设定时间T0后的第一轨通过目标点所在纬度的时刻t1、t2，和经度lon1、lon2，当目标点纬度全与卫星轨道没有交点，取卫星纬度最高点或最低点位置的时刻t和经度lon；

所述步骤S1包括：步骤S1.1：确定任务窗口计算约束的类型，约束包括最大侧摆角Angle_max，窗口搜索区间[T0,T0+dt]，任务中心经纬度lon、lat。

优选地，所述步骤S2包括：步骤S2.1：依次计算岁差章动矩阵，任务经纬度WGS84系分量，计算恒星时角，进行坐标转换，得到任务经纬度在J2000系分量。