[发明专利]一种具有相似空间观测几何变化规律的光度数据搜索方法

权利要求书

1.一种具有相似空间观测几何变化规律的光度数据搜索方法，其特征在于，该方法包括：

步骤一、采集多组不同时间观测的空间目标的光度数据和轨道数据，作为空间目标数据库；

步骤二、通过空间目标的轨道数据解析出空间目标观测过程中太阳、探测器和空间目标三者的相对位置序列，相对位置序列统一在卫星质心轨道坐标系下；

步骤三、由相对位置序列解算相位角序列、太阳的方位角序列、太阳的俯仰角序列、探测器的方位角序列和探测器的俯仰角序列；太阳的方位角序列的变化规律、太阳的俯仰角序列的变化规律、探测器的方位角序列的变化规律与探测器的俯仰角序列的变化规律为空间观测几何变化规律；

步骤四、获取当前观测数据，所述当前观测数据包括当前观测光度数据和当前观测轨道数据；

步骤五、搜索空间目标数据库中与当前观测数据的相位角序列具有相似的变化规律的第一空间目标数据库Dom1；

步骤六、在第一空间目标数据库Dom1中搜索与当前观测数据的太阳的方位角序列、太阳的俯仰角序列、探测器的方位角序列和探测器的俯仰角序列均具有相似的变化规律的第二空间目标数据库，作为与当前观测数据的光度数据具有相似空间观测几何变化规律的光度数据集；

所述步骤一中，采集多组不同时间观测的空间目标的光度数据和轨道数据包括：

通过仿真计算、实际观测和/或实验室模拟测量方式获取不同平台形状、不同姿态、不同工作状态以及不同轨道类型在不同观测时间空间目标的光度数据和轨道数据；

所述步骤二中，相对位置序列统一在卫星质心轨道坐标系下的方法，包括：

在卫星工具箱中，添加探测器和被观测卫星并建立卫星质心轨道坐标系，在卫星质心轨道坐标系下建立指向探测器的矢量以及指向太阳的矢量；

设置探测器的光照限制条件为：探测器处于全影或者半影区；

设置空间目标的光照条件为：空间目标被太阳直射；

通过卫星工具箱报表管理器输出可观测弧段内的卫星质心轨道坐标系下探测器的位置序列以及太阳的位置序列；

所述步骤三中，由相对位置序列解算相位角序列、太阳的方位角序列、太阳的俯仰角序列、探测器的方位角序列和探测器的俯仰角序列，包括：

由相对位置序列解算相位角序列的方法如下：

其中，i为可观测弧段内的时刻，SunInSat为太阳的矢量；FacInSat为探测器的矢量；

太阳的矢量的坐标为SunInSat_i＝(SX_i,SY_i,SZ_i)；探测器的矢量的坐标为FacInSat_i＝(FX_i,FY_i,FZ_i)；其中，S_i'＝(SX_i,SY_i,0)；F_i'＝(FX_i,FY_i,0)；

由相对位置序列解算太阳的方位角序列、太阳的俯仰角序列、探测器的方位角序列和探测器的俯仰角序列的方法如下：

其中，符号“*”表示向量的内积运算，符号“||”表示对向量求模运算；

向量Z＝(0,0,1),X＝(1,0,0)；α_Si为第i时刻，太阳的方位角、α_Fi为第i时刻，探测器的方位角、β_Si为第i时刻，太阳的俯仰角、β_Fi为第i时刻，探测器的俯仰角；

所述步骤四中，当前观测数据包括：

空间目标数据库中随机抽取的数据；或

实时观测得到的数据；或

积累多个弧段的观测数据Access；

所述步骤五中，搜索空间目标数据库中与当前观测数据的相位角序列具有相似的变化规律的第一空间目标数据库Dom1的方法，包括：

快速计算当前观测数据的相位角序列和空间目标数据库中的所有Access的相位角序列的动态时间规整距离；其中，快速计算当前观测数据的相位角序列和空间目标数据库中的第Access次的相位角序列的动态时间规整距离为：

其中，空间目标对地基光学探测器可观测的限制条件为：空间目标被太阳直射且探测器处于地球全影或半影区，目标和探测器之间无任何遮挡；Access表示满足限制条件的可观测弧段；表示当前观测数据的相位角序列，下标字母t表示当前观测数据；为快速计算序列和序列的动态时间规整距离；依据的大小顺序将空间目标数据库中的Access排序，抽取排序后的前o₁个Access空间目标数据作为第一空间目标数据库Dom1；o₁为输入参数，用于控制第一空间目标数据库Dom1的Access的数量；

所述步骤六中，在第一空间目标数据库Dom1中搜索与当前观测数据的太阳的方位角序列、太阳的俯仰角序列、探测器的方位角序列和探测器的俯仰角序列均具有相似的变化规律的第二空间目标数据库的方法，包括：

快速计算当前观测数据的太阳方位角序列α_St和第一空间目标数据库Dom1中的所有Access的太阳方位角序列的动态时间规整距离；其中，快速计算当前观测数据的太阳方位角序列α_St和第一空间目标数据库Dom1中的第Access次的太阳方位角序列α_S[Access]的动态时间规整距离为：

α_SFDTW[Access]＝FDTW(α_St,α_S[Access])；

其中，α_St中下标大写字母S表示方位角序列所属对象为太阳，下标字母t表示当前观测数据；

快速计算当前观测数据的探测器的方位角序列α_Ft和第一空间目标数据库Dom1中的所有Access的探测器的方位角序列的动态时间规整距离；其中，快速计算当前观测数据的探测器的方位角序列α_Ft和第一空间目标数据库Dom1中的第Access次的探测器的方位角序列α_F[Access]的动态时间规整距离为：

α_FFDTW[Access]＝FDTW(α_Ft,α_F[Access])；

其中，α_Ft中下标大写字母F表示方位角序列所属对象为探测器，下标字母t表示当前观测数据；

快速计算当前观测数据的太阳俯仰角序列β_St和第一空间目标数据库Dom1中的所有Access的太阳的俯仰角序列的动态时间规整距离；其中，快速计算当前观测数据的太阳俯仰角序列β_St和第一空间目标数据库Dom1中的第Access次的太阳的俯仰角序列β_S[Access]的动态时间规整距离为：

β_SFDTW[Access]＝FDTW(β_St,β_S[Access])；

其中，β_St中下标大写字母S表示俯仰角序列所属对象为太阳，下标字母t表示当前观测数据；

快速计算当前观测探测器的俯仰角序列β_Ft和第一空间目标数据库Dom1中的所有Access的探测器的俯仰角序列的动态时间规整距离；其中，快速计算当前观测探测器的俯仰角序列β_Ft和第一空间目标数据库Dom1中的第Access次的探测器的俯仰角序列β_F[Access]的动态时间规整距离为：

β_FFDTW[Access]＝FDTW(β_Ft,β_F[Access])；

其中，β_Ft中下标大写字母F表示俯仰角序列所属对象为探测器，下标字母t表示当前观测数据；

分别依据α_SFDTW、α_FFDTW、β_SFDTW、β_FFDTW的大小顺序对第一空间目标数据库Dom1中的Access执行四种排序，组成四个空间目标数据库Dom11、Dom12、Dom13、Dom14，同时抽取Dom11～Dom14中前n(n≤o₁)个Access，组成第二空间目标数据库，其中要求第二空间目标数据库中包含o₂种Access，每种出现四次，其中o₂为输入量，用于控制第二空间目标数据库的Access的数量。