[发明专利]基于时间-姿态的成像卫星观测任务分解与合成方法

摘要

本发明公开了一种基于时间‑姿态的成像卫星观测任务分解与合成方法，其特征在于步骤如下：(1)根据点目标的纬经高度以及卫星的位置确定目标的时间‑姿态向量；(2)建立包含所有目标点的一个长边与星下线平行的外接特征矩形作为区域目标，并确定俯仰角，计算区域目标的特征向量；(3)根据卫星的幅宽划分条带；(4)根据区域目标边界将条带裁减为合适的长度。该方法可以更直观高效地进行目标分解与合成，更便捷地生成输入到任务规划调度模型中的元任务信息，提出的时间‑姿态概念不仅便于理解和计算，更为目标分解与合成提供了一套统一的描述方法，具有一定的可操作性、通用性和可扩展性。

主权项

1.基于时间‑姿态的成像卫星观测任务分解与合成方法，其特征在于步骤如下：(1)根据点目标的纬经高度以及卫星的位置确定目标的时间‑姿态向量；(2)建立包含所有目标点的一个长边与星下线平行的外接特征矩形作为区域目标，并确定俯仰角，计算区域目标的特征向量；(3)根据卫星的幅宽划分条带；(4)根据区域目标边界将条带裁减为合适的长度；各步骤的具体操作方法为：(1)点目标Target在WGS84坐标系下的纬经高度分别为b、l、h，卫星在J2000地心惯性坐标系下t时刻的位置为卫星在轨道坐标系下t时刻对目标的指向姿态为卫星的位置与时刻点的对应关系为目标的位置与卫星在某位置对目标的指向姿态的对应关系为因此，目标位置可以用卫星在某时刻对目标的指向姿态的函数F表示，即将上式右端函数自变量简写成(t,r,p,y)_Target，称为卫星对某点的“时间‑姿态”向量，简称时姿向量，记为v，对于非敏捷卫星其p＝0，时姿向量退化为“时间‑侧摆”向量(t,r)_Target，简称零时姿向量，记为(2)处于宽边上的两个特征点决定了矩形的长，其特征是在全部区域顶点对星下线的垂足中处于最两端的位置，当卫星经过某点对星下线的垂足的正上方时称卫星过顶，所以决定矩形长的这两个特征点是卫星最早t^e和最晚t^l过顶的两个点，分别记为e^e和e^l，卫星飞行速度近似看成匀速，如果将卫星的俯仰角固定，即p＝p₀，则矩形的长转化为采用时间的表示，即处于长边上的两个特征点决定了矩形的宽，其特征是卫星对全部区域顶点过顶时侧摆角最大r⁺和最小r^‑的两个点，分别记为e⁺和e^‑，将卫星俯仰角固定，如p＝p₀，则矩形的宽转化为采用卫星侧摆角的表示，即特征矩形实际上只通过四个量表示，即最早时刻最晚时刻最小侧摆角最大侧摆角写成向量的形式称为俯仰角为p₀时的特征向量，当p₀＝0时，即卫星没有俯仰能力，此时特征向量退化为即俯仰角为0时的特征向量，简称零特征向量；(3)将条带宽度直接采用成像载荷的视场角δ表示，这样条带采用零特征向量来描述，即其中(r⁺‑r^‑)_strip＝δ；如果严格按照给定的冗余角Δδ从最小侧摆一侧逐条划分条带，往往会出现单侧大冗余情况，将最后的大冗余平均分配到每一处冗余，得到调和冗余角Δδ′≥Δδ，进一步降低每个冗余处由于误差出现漏角或缝隙的风险，使用表示相邻条带间距与幅宽之比，称为条带划分粒度，当指定条带划分粒度为g时，对的特征矩形划分条带，划分出的条带数为其调和冗余角为故条带i的零特征向量中最小和最大侧摆角为(4)寻找处于条带内的目标顶点，然后计算条带与区域目标交点，最后通过对比这些顶点和交点的零俯仰角时的时间‑姿态向量，找出最早时刻和最晚时刻，在对每个条带进行如此的条带裁剪之后，目标分解完成。