[发明专利]一种基于光变曲线的卫星本体尺寸计算方法

说明书

本发明属于地基光学观测领域，公开了一种基于光变曲线的卫星本体尺寸计算方法，方法包括以下步骤：观测获取高精度的卫星光度信息；轨道计算和姿态计算获取光照可视关系；观测数据可用性检验；卫星本体尺寸计算。本方法克服了雷达手段对中高轨卫星观测能力的不足，提出了利用光学望远镜观测系统获取卫星本体尺寸的方法，获取其长宽高参数。本发明能够快速推广应用至我国现有的地基光电探测设备上，无需硬件改动即可形成一定的卫星本体尺寸确定能力。

技术领域

本发明属于地基光电观测领域，涉及一种卫星本体尺寸的计算方法。

背景技术

尺寸大小是卫星的一个重要物理参数，除了从设计建造时得到的本体尺寸数据外，其它是通过各种观测测量获取的，一般用雷达探测获取的雷达散射截面(Radar crosssection，RCS)来表征卫星的大小。但其存在着一些限制，首先，雷达的波段较长，雷达散射截面与卫星结构、卫星姿态、雷达工作频率、入射场极化形式、接收天线极化形式等许多因素有关，且对边角敏感，容易在卫星边角处形成大值，不能很好表征卫星的真实尺度。其次，由于雷达探测信号强度与距离的四次方成正比，且会受到地面杂波和大气损耗影响，以及自身功率和工作波长的限制，一般很难使用雷达实现中高轨卫星的测量。第三，该量获取的为截面积且存在变化，不能表现卫星的长宽高具体尺寸。

本方法利用光度测量获取的时间-光度序列，着重分析在该时段内的光照可视关系，计算出主体结构为六面体卫星的长宽高参数，充分利用光学观测波段短、被动接受、探测距离远的特点，得到卫星主体尺寸的参数。

发明内容

本方法克服了雷达探测中高轨卫星的不足，提出了利用光学望远镜探测系统获取卫星主体尺寸的计算方法，获取其长宽高参数，由于光学波段比无线电波段长短，且对边角不敏感，该方法相对无线电手段可以精确获取卫星尺寸。

本发明的技术方案为：一种基于光变曲线的卫星本体尺寸计算方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：观测获取高精度的卫星的光度信息

(1)拍摄光度标定辅助图像：本底图像、平场图像、标准星图像；

(2)拍摄卫星的光度信息；

(3)对图像进行校正(本底改正和平场改正)，提高信噪比；

(4)孔径测光，证认图像中的观测目标，计算目标的半高全宽；

(5)计算卫星的仪器星等，根据其半高全宽，选择天光孔径大小，去除天光背景对卫星测光的影响，得到卫星的仪器星等；

(6)选择LANDOLT星作为较差测光的标准星，计算转换得到卫星的视星等，进行流量定标，得到卫星的视星等。

步骤2：轨道计算获取光照可视关系参量

(1)利用SGP4或SDP4模型进行卫星Tle轨道根数的外推预报计算，获取当前历元轨道坐标系下的坐标矢量；

(2)将卫星在当前历元轨道坐标系下矢量转换至站心赤道坐标系下，计算卫星至站心的距离-斜距R；

(3)卫星在当前历元轨道坐标系下位置和速度矢量转换至当前历元真赤道真春分点坐标系下的位置、速度矢量和

(4)同时获取光源(太阳)和测站在此坐标系中的位置矢量和

(5)根据位置矢量和速度矢量建星体坐标系；

(6)根据上述建立的坐标映射关系，将太阳和测站的位置矢量和转换至星体坐标系下的方位角和高度角，获得参数As，hs和Am，hm。

步骤3：观测数据的可用性校验

对整个数据段内的数据点对应的光照可视关系进行校验，检验是否满足计算要求。