[发明专利]遥感卫星对地姿态机动扫描的轨迹指向角计算方法及系统

权利要求书

1.一种遥感卫星对地姿态机动扫描的轨迹指向角计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：在地球固连坐标系下规划2D地面扫描轨迹，并将2D地面扫描轨迹转化至地球惯性坐标系下的3D扫描轨迹；

步骤S2：根据卫星轨道参数，对3D扫描轨迹的扫描弧段进行前推和后推计算，获取卫星轨道数据；

步骤S3：通过卫星轨道数据和3D扫描轨迹，再根据时间点逐一计算指向矢量序列，获取轨道坐标系下的两个指向角；

所述步骤S1包括：

步骤S1-1：根据地球椭球模型，以目标扫描区域内某一点作为原点构建平面坐标系，其中X轴指向东，Y轴在当地水平面内垂直X轴指向北，所述平面坐标系为地球固连坐标系，用于执行2D地面扫描轨迹的规划；

步骤S1-2：将该坐标系的2D地面扫描轨迹转化至地心固连坐标系下的3D扫描轨迹；

步骤S1-3：根据规划的时间序列及初始历元，将3D扫描轨迹转化至地心惯性坐标系下；

所述步骤S2包括：

步骤S2-1：根据扫描轨迹的时间序列、初始历元、卫星轨道参数及目标扫描区域，确定在仰角约束下的扫描弧段；

步骤S2-2：以该弧段的中心点为零时刻，采用J2模型对轨道进行前推和后推计算，获取扫描过程地心惯性坐标系下的卫星轨道数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

步骤S3-1：根据地心惯性坐标系下的卫星轨道数据及3D扫描轨迹数据，以时间为检索点，逐一计算卫星指向光斑中心的指向矢量；

步骤S3-2：利用卫星轨道数据构建轨道坐标系，并建立地心惯性坐标系到轨道坐标系下的转换矩阵；

步骤S3-3：利用指向矢量在地心惯性坐标系下的表达及转换矩阵，获取指向矢量在轨道坐标系下的数据序列，进而计算得到该坐标系下指向矢量的俯仰角及方位角。

3.一种遥感卫星对地姿态机动扫描的轨迹指向角计算系统，其特征在于，所述系统包括：

模块M1：在地球固连坐标系下规划2D地面扫描轨迹，并将2D地面扫描轨迹转化至地球惯性坐标系下的3D扫描轨迹；

模块M2：根据卫星轨道参数，对3D扫描轨迹的扫描弧段进行前推和后推计算，获取卫星轨道数据；

模块M3：通过卫星轨道数据和3D扫描轨迹，再根据时间点逐一计算指向矢量序列，获取轨道坐标系下的两个指向角；

所述模块M1包括：

根据地球椭球模型，以目标扫描区域内某一点作为原点构建平面坐标系，其中X轴指向东，Y轴在当地水平面内垂直X轴指向北，所述平面坐标系为地球固连坐标系，用于执行2D地面扫描轨迹的规划；

将该坐标系的2D地面扫描轨迹转化至地心固连坐标系下的3D扫描轨迹；

根据规划的时间序列及初始历元，将3D扫描轨迹转化至地心惯性坐标系下；

所述模块M2包括：

根据扫描轨迹的时间序列、初始历元、卫星轨道参数及目标扫描区域，确定在仰角约束下的扫描弧段；

以该弧段的中心点为零时刻，采用J2模型对轨道进行前推和后推计算，获取扫描过程地心惯性坐标系下的卫星轨道数据。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述模块M3包括：

根据地心惯性坐标系下的卫星轨道数据及3D扫描轨迹数据，以时间为检索点，逐一计算卫星指向光斑中心的指向矢量；

利用卫星轨道数据构建轨道坐标系，并建立地心惯性坐标系到轨道坐标系下的转换矩阵；

利用指向矢量在地心惯性坐标系下的表达及转换矩阵，获取指向矢量在轨道坐标系下的数据序列，进而计算得到该坐标系下指向矢量的俯仰角及方位角。