[发明专利]一种低轨光学卫星立体成像自主规划方法

说明书

一种低轨光学卫星立体成像自主规划方法，涉及卫星姿态确定及控制领域，解决现有规划方法依赖航天专业分析软件、规划过程繁琐、效率低下，且当成像任务数量越来越大时，导致不能满足快速高效地规划要求等问题，本发明应用轨道递推算法，分别得到卫星经过成像目标位置前后120秒内卫星的位置速度信息，通过解算获取卫星对目标位置进行立体成像所需±25°俯仰角的位置点，进而最终完成卫星立体成像的姿态规划。本发明所述的自主规划方法，不再依赖航天专业分析软件，在立体成像自主规划程序中输入卫星的位置速度轨道信息及对应的UTC时间，以及目标点的经纬度信息，运行自主规划方法，快速准确地完成对目标位置立体成像的姿态规划。

技术领域

本发明涉及卫星姿态确定及控制领域，具体涉及一种利用高精度轨道递推算法进行卫星姿态规划实现卫星对目标位置立体成像的方法。

背景技术

随着现代卫星数目的不断增多，尤其是低轨卫星星座的日渐兴盛，卫星星座的高效运营管理显得越来越重要。随着光学卫星成像任务的不断增加，高效快速地进行卫星成像姿态规划变得尤为重要。

传统的卫星姿态规划方法是将卫星的轨道信息和目标位置的经纬度信息作为输入，在航天专业分析软件中观察出卫星经过目标位置的一段时间窗口，将该时间段内的WGS-84系的位置速度导出，计算出一段时间卫星指向目标位置的前摆角，然后人为找出卫星分别前摆和后摆25°指向目标点的两个位置，进而获得卫星对目标位置立体成像的成像时刻和期望四元数，该规划方法依赖航天专业分析软件、规划过程繁琐、效率低下，当成像任务数量越来越大时，已不能满足快速高效地规划要求。

本发明是为了解决卫星对目标位置进行立体成像时，不使用航天专业分析软件，仅利用自主规划程序实现轨道递推计算得到卫星的轨道信息进而解算获取卫星前视和后视目标位置的两个成像期望四元数，从而快速准确地实现立体成像卫星姿态规划。

发明内容

本发明为解决现有规划方法依赖航天专业分析软件、规划过程繁琐、效率低下，且当成像任务数量越来越大时，导致不能满足快速高效地规划要求等问题，提供一种低轨光学卫星立体成像自主规划方法。

一种低轨光学卫星立体成像自主规划方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、设定卫星初始的轨道位置和目标位置经纬度信息；所述卫星初始的轨道位置包括卫星经过目标位置初始时刻t₀，卫星初始位置r0，以及卫星初始速度v0；

步骤二、根据步骤一的卫星初始的轨道位置，采用轨道递推算法分别前推和后推120s，获得t₀±120时间段内的卫星的位置速度信息；

步骤三、根据步骤一设定的目标位置经纬度信息以及卫星初始位置及初始速度，解算步骤二中t₀±120时间段内的卫星光轴指向目标位置的俯仰角；

步骤四、将步骤三所述的俯仰角，采用自主规划方法自动确定俯仰角为±25°的两个位置点，输出两个位置点对应的成像时刻以及对应的两个成像姿态期望四元数，完成立体成像自主规划。

本发明的有益效果：本发明所述的自主规划方法，不再依赖航天专业分析软件，在立体成像自主规划程序中输入卫星的位置速度轨道信息及对应的协调世界时(UniversalTime Coordinated，UTC)时间，以及目标点的经纬度信息，运行自主规划方法，该方法直接输出卫星对目标位置立体成像的两个期望的姿态四元数以及对应的UTC时刻，即快速准确地完成对目标位置立体成像的姿态规划。

附图说明

图1为本发明所述的一种低轨光学卫星立体成像自主规划方法的流程图；

图2为WGS-84坐标系示意图；

图3为根据成像目标点与卫星在轨位置求解期望姿态原理图；

图4立体成像规划示意图。

具体实施方式