[发明专利]敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配方法

摘要

敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配算法，涉及航空航天技术领域，解决现有同轨条带拼接技术无法实现条带无缝拼接下的姿态与成像问题，确定卫星星下点经纬度及各条带成像起始点经纬度；并计算卫星星下点经纬度及各条带成像起始点经纬度对应在WGS84坐标系下的位置矢量；根据获得的位置矢量计算卫星指向第一条带成像起始点的横滚角和俯仰角，根据地球半径以及卫星横滚后地面区域对应的地心角，获得地面幅宽，根据地面幅宽公式和条带重叠率，迭代计算其他条带成像起始点的卫星的横滚角和俯仰角；求取各条带成像起始点的偏航角，并根据获得的各条带的横滚角、俯仰角和偏航角，实现敏捷卫星同轨条带无缝拼接。本发明所述的方法精确度高，简单可靠。

主权项

敏捷卫星同轨条带无缝拼接姿态配准与成像匹配方法，其特征是，该算法由以下步骤实现：步骤一、确定卫星星下点经纬度及各条带成像起始点经纬度；并计算所述卫星星下点经纬度及各条带成像起始点经纬度对应在WGS84坐标系下的位置矢量；步骤二、根据步骤一中获得的位置矢量计算卫星指向卫星条带一成像起始点的横滚角和俯仰角θ1，横滚角在三角形ΔAG1S中：G1S=(xG1-xS)2+(yG1-yS)2+(zG1-zS)2]]>AG1=(xA-xG1)2+(yA-yG1)2+(zA-zG1)2]]>俯仰角θ1为式中，Re为地球半径，H为轨道高度，卫星的位置为A，A的坐标为(xA,yA,zA)，G1为卫星条带一的成像起始点，xG1为卫星条带一在x轴的成像起始点，yG1为卫星条带一在y轴的成像起始点,zG1为卫星条带一在z轴的成像起始点，S为星条带一的成像起始点G1点沿星下点轨迹方向到卫星星下点的垂直交点，S点的位置矢量为(xS,yS,zS)，O为地心角，∠AOS为在三角形ΔOAS中OA与OS的夹角；根据地球半径Re以及卫星横滚后地面区域对应的地心角β2，获得地面幅宽W1，即卫星条带一成像的宽度；W1＝β2*Re；步骤三、根据各条带重叠率和步骤二中获得的地面幅宽公式，迭代计算卫星条带n成像起始点的横滚角和俯仰角；所述n为大于等于2的正整数；第n‑1个卫星条带地面幅宽对应的地心角为β(2n‑2)，式中，为条带n‑1的横滚角，条带n的非重叠部分对应的地心角β(2n‑1)为：β(2n‑1)＝β(2n‑2)*(1‑m％)；卫星条带n的横滚角为：卫星条带n的俯仰角θn为：式中，v为卫星飞行速度，t(n‑1)是卫星从G(n‑1)点经推扫成像再指向Gn点经过的时间；m为条带重叠率，α为相机视场角；步骤四、求取各条带成像起始点的偏航角，并根据获得的各条带的横滚角、俯仰角和偏航角，实现敏捷卫星同轨条带无缝拼接；所述条带一的偏航角ψ1为：式中，ωe为地球自转角速度，λG1成像起始点G1的纬度，λK1为卫星指向条带一成像起始点时星下点K1的纬度，μ为地球引力常数，t0为在对卫星条带一开始成像的时刻，tΩ为过降交点时刻，a是卫星轨道半长轴；卫星条带n的偏航角ψn为：式中，λGn成像起始点Gn的纬度，λKn为卫星指向条带n成像起始点时星下点Kn的纬度，μ为地球引力常数，t(n‑1)是卫星从G(n‑1)点经推扫成像再指向Gn点经过的时间。