[发明专利]一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统，该方法包括：生成仿真场景；在仿真场景中生成航天器，并设置航天器的初始轨道根数；建立航天器质心至地心的第一矢量，第一矢量与地表的交点为卫星星下点；建立卫星星下点的第二矢量，第二矢量为对应于卫星星下点的太阳光矢量；建立第一矢量和第二矢量的矢量夹角；根据矢量夹角获取卫星星下点的太阳高度角。本发明实施例实现了对卫星运行过程中太阳高度角进行仿真、分析和计算，解决了摄影点位置和太阳位置两者随卫星运行的变化问题，提高了太阳高度角计算的精度，从而为卫星设计阶段和工厂测试阶段空间相机的参数调整提供有效设计依据。

技术领域

本发明涉及卫星应用技术领域，具体涉及一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统。

背景技术

光学遥感卫星已经广泛应用于国土资源管理、环境监测、土地利用、城市规划和应急救灾等领域，它一般通过搭载一台或多台高分辨率的对地观测空间相机来获取遥感图像。地面摄影点太阳高度角是空间相机参数在轨调整的重要依据，其准确性直接影响到相机参数调整的正确与否。对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。现有的太阳高度角计算方法一般是基于地面摄影点的纬度、成像时刻的太阳赤纬角和太阳时角，依据三角函数关系公式计算获取。这种方法的缺点是太阳赤纬角和太阳时角都是依据经验公式计算，未考虑太阳位置的实时变化，计算结果与实际值会存在偏差，导致太阳高度角计算结果的准确度不高。

现有的光学遥感卫星太阳高度角的获取方法中，在太阳高度角计算公式中要使用依据经验公式获取的太阳赤纬角和太阳时角，未考虑太阳位置的实时变化，致使计算出来的太阳高度角存在精度误差，从而导致不能给空间相机参数调整提供准确的输入。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，包括：生成仿真场景；在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；建立航天器质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点为卫星星下点；建立所述卫星星下点的第二矢量，所述第二矢量为对应于所述卫星星下点的太阳光矢量；建立所述第一矢量和所述第二矢量的矢量夹角；根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角。

进一步地，所述根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角，具体包括：在成像区域为阳照区内，根据所述初始轨道根数由STK轨道动力学模型外推t时刻的轨道根数，得到惯性坐标系下t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量；根据t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量得到t时刻的所述矢量夹角；根据t时刻的所述矢量夹角得到t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。

进一步地，所述t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角的表达式为：

其中，α(t)表示t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角，θ(t)表示t时刻的所述矢量夹角，pi表示圆周率。

进一步地，所述方法还包括：选定卫星成像时段，在所述卫星成像时段内，根据预设的采样周期，获取每个采样时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。

第二方面，本发明实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析系统，包括用于生成仿真场景的仿真场景生成模块，还包括：航天器轨道建立模块，用于在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；第一矢量建立模块，用于建立航天器质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点即为卫星星下点；第二矢量建立模块，用于建立所述卫星星下点的第二矢量，所述第二矢量为对应于所述卫星星下点的太阳光矢量；矢量夹角建立模块，用于建立所述第一矢量和所述第二矢量的矢量夹角；太阳高度角获取模块，用于根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角。