[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

说明书

本发明提供了一种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，涉及卫星对地扫描分析技术领域，该方法包括：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。本发明能够执行地面扫描轨迹到指向角的转换，为姿控系统设计提供设计输入，评估地面扫描轨迹规划的合理性。

技术领域

本发明涉及卫星对地扫描分析技术领域，具体地，涉及一种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。

背景技术

随着现代态势感知趋于智能化，要求卫星在一次过境，具备对目标区域进行一次甚至多次完整扫描的能力，这给卫星的平台设计带来了诸多技术上的挑战。特别是，为了确保载荷的综合性能，常要求对地扫描由平台姿态机动实现，而载荷固定安装在平台上，这带来了姿控系统、轨道及扫描方案设计的强耦合性，需要进行深入分析，通过多次迭代以完成设计。扫描由平台姿态机动实现，因此当地面扫描轨迹不合理时，将对姿控能力提出过高的要求，姿控系统难以实现扫描机动。通过平台机动实现对地扫描的可行性与指向矢量紧密相关，卫星平台通过对指向矢量的跟踪完成对地扫描，因此通过计算指向矢量的角度可以分析姿控系统的可行性，进而可评估地面扫描轨迹规划的合理性。在获得指向矢量的角度后，便可作为控制指令，用于驱动姿控系统实现预期的对地扫描。为此，如何解决地面扫描轨迹规划合理性评估，及姿控系统设计输入问题成为目前存在的技术难题。

公开号为CN102682201A的中国发明专利，公开了一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，根据空间几何关系对卫星对地扫描区域计算进行了建模，给出了一种实时对地扫描区域计算方法，该方法具有解析解，计算量小，便于实时在线计算。与其不同，本发明主要关注扫描过程的指向矢量角计算，为地面扫描轨迹的实现提供一种技术途径。

公开号为专利CN104198052A的中国发明专利，公开了基于海洋二号卫星扫描微波辐射计的海冰密集度获取方法，提出了一种根据典型特征区域的第一亮温数据获取海冰密集度的获取方法，为基于海洋二号卫星获取的数据获取相应监测区域的海冰密集度提供了一种技术途径。该方法侧重载荷数据的处理，而本发明则重点关注卫星与扫描区域的空间几何关系，是一种卫星设计的技术手段。

论文“陈素芳,钟兴旺,刘晗,等.星间链路天线扫描策略研究[J].电子设计工程,2016,23(20):92-95”针对空间交会过程中追踪航天器精确捕获目标航天器问题，提出了一种卫星对卫星的最优扫描策略，为星间链路建立过程中天线扫描方式的选择提供依据。该方法主要对卫星间的扫描策略进行了设计，而本发明则关注卫星对地扫描，涉及的对象、模型与方法均与之存在较大的差异。

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，能够执行地面扫描轨迹到指向角的转换，为姿控系统设计提供设计输入，评估地面扫描轨迹规划的合理性。

根据本发明提供的一种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，所述方案如下：

第一方面，提供了一种遥感卫星对地姿态机动扫描的轨迹指向角计算方法，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。

优选的，所述步骤S1包括：