[发明专利]利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法

说明书

本发明的利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法，利用卫星视线矢量以及空中目标平均高度，推算空中目标的三维位置信息；包括：1)计算空中目标地心距Det；2)获取卫星在地心地固系下的位置坐标Res_e；3)计算卫星视线矢量在地心地固系下的分量Pst_e；4)计算卫星目标距离Dst；5)计算空中目标在地心地固系下的位置坐标Ret_e。根据空中目标平均高度计算的空中目标估计位置与实际位置的误差定义为空中目标位置估计误差，包括垂直方向误差和水平方向误差。本发明可用于星上处理或地面应用，计算生成的目标三维位置信息可作为卫星引导其他地基、空基或天基设备指向、跟踪空中目标的捕获初值，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及空中目标位置的估计方法，具体涉及一种利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法。

背景技术

卫星可探测的空中目标包括：

巡航导弹，巡航飞行高度范围5～100m；

民航飞机，巡航飞行高度范围7～12km；

军用飞机，巡航飞行高度范围7～18km；

临近空间飞行器，飞行高度范围20～100km。

遥感卫星对空中目标进行观测的直接输出结果为卫星指向目标的视线矢量，仅包含二维指向信息。如果用于引导其他地基、空基或天基设备指向目标，必须提供空中目标的三维位置信息。同时，如飞机、临近空间飞行器等空中目标移动速度快，卫星观测时间短，必须在短时间内快速给出计算结果。因此，迫切需要一种能够利用卫星视线矢量对空中目标位置进行快速估计的方法。

《利用视线向量的资源三号卫星影像严格几何处理模型》(武汉大学学报·信息科学版第38卷第12期2013年12月)给出了利用视线向量计算地面点坐标的方法。该方法仅限于计算地球表面目标的位置信息，目标高度信息默认为0。未能描述对空间中具有一定高度的飞行目标进行定位的方法，也未分析空中目标定位计算方法的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法，解决单星探测空中目标缺少第三维度信息的难题。

为了达到上述的目的，本发明提供一种利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法，利用卫星遥感相机探测空中目标获得的卫星视线矢量，以及空中目标平均高度，推算空中目标的三维位置信息；所述空中目标平均高度根据卫星探测目标确定的探测范围确定。

上述利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法，其中，所述估计方法包括：

1)计算空中目标地心距Det；

Det＝地球半径+h，其中，h为空中目标平均高度；

2)获取卫星在地心地固系下的位置坐标Res_e；

3)计算卫星视线矢量在地心地固系下的分量Pst_e；

4)计算卫星目标距离Dst；

b＝2*Res_e^T*Pst_e

c＝Res_e^T*Res_e-Det^2

Dst＝(-b-sqrt(b^2-4*c))/2

其中，Res_e^T表示列阵Res_e的转置；

5)计算空中目标在地心地固系下的位置坐标Ret_e；

Ret_e＝Res_e+Pst_e*Dst。

上述利用卫星视线矢量对空中目标位置的快速估计方法，其中，所述1)中采用圆球地球模型，Det＝6378+h，单位为km。