[发明专利]对地面点目标推扫成像任务参数的星载求解方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天空间遥感成像任务技术领域，具体地，涉及一种对地面点目标推扫成像任务参数的星载求解方法。

背景技术

推扫成像相机采用线阵延时积分作为接收器，通过多次曝光解决传统面阵相机通光量不足的问题。由于相机视场角的限制，要对地面特定目标成像，根据星地相对关系，往往需要通过姿态或相机摆镜，实现对相机指向的调整。使得调整后的视场，随着卫星飞行，将在某时刻恰好能够拍摄到特定地面目标。

传统的对地遥感卫星要完成对特定区域成像，通常是通过星地联合控制完成的，在地面预先获取目标位置信息，并由地面解算成像任务参数后，如卫星姿态、成像载荷指向调整、成像时刻等，生成程控作业，在卫星过境时上注星上。由于星地链路无法做到全时互通，因此传统做法无法应对新发现的目标。因此一种星上实时自主获知地面目标坐标，并能够在轨自主解算成像任务参数的卫星需求应运而生，本发明为这种需求提供了一种星载解决方法。

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对地面点目标推扫成像任务参数的星载求解方法。

步骤1：建立坐标系，所述坐标系包括瞬时惯性坐标系、卫星轨道坐标系、卫星本体坐标系、虚拟相机坐标系、虚像平面坐标系，并定义卫星、地面目标、地心三者间的矢量；

步骤2：利用建立的坐标系辅助建立包含摆镜的光学系统等效光路；

步骤3：获取卫星星下点太阳高度角，并判断满足成像的光照条件后，在包括卫星位置、卫星速度、地面目标位置以及系统时间在内的WGS84坐标系下获取卫星和地面目标的各项信息；

步骤4：利用卫星星下点太阳高度角信息，WGS84坐标系下卫星和地面目标的各项信息求解出卫星和地面目标在瞬时惯性坐标系下的运动状态表征参数，所述运动状态表征参数包括：卫星位置、卫星速度、卫星轨道角动量、卫星的倾角、升交点赤经、轨道角速度、实时轨道幅角、卫星轨道坐标系的转换矩阵及变化率以及卫星轨道坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵；

步骤5：根据卫星和地面目标在WGS84坐标系下的运动状态表征参数计算出地面目标在瞬时惯性坐标系下的坐标和变化率随时间变化的表达式；

步骤6：根据卫星和地面目标在瞬时惯性坐标系下的运动状态表征参数、地面目标坐标随时间变化参数以及地面目标变化率随时间变化参数计算出地面目标在卫星本体坐标系下的坐标和变化率随时间变化的表达式；

步骤7：根据卫星本体坐标系下的坐标和变化率随时间变化参数建立约束方程，并求解出成像任务参数，所述成像任务参数包括：相机指向调整参数和成像开始时刻。

优选地，所述步骤1包括：

步骤1.1：建立坐标系，所述坐标系包括瞬时惯性坐标系、卫星轨道坐标系、卫星本体坐标系、虚拟相机坐标系、虚像平面坐标系；

-瞬时惯性坐标系O_ex_iy_iz_i，O_ex_i轴在地球赤道平面内，指向GPS时刻的WGS84坐标系X轴方向；O_ez_i轴垂直于地球赤道平面，与地球自转角速度矢量方向一致；O_ey_i与O_ex_i、O_ez_i轴垂直，且构成右手坐标系；所述坐标系简称I系；

-卫星轨道坐标系O_sx_oy_oz_o，O_s表示原点，即卫星质心；O_sx_o轴在卫星轨道平面内，指向卫星的运动方向；O_sz_o轴指向地心；O_sy_o与O_sx_o、O_sz_o轴垂直，且构成右手坐标系；所述坐标系简称O系；