[发明专利]一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法

说明书

一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法，涉及航空航天姿态确定与控制技术领域，解决现有方法导致条带覆盖的有效图像占条带总长度的比例小，且由于侧摆角度不同而出现条带覆盖交叉或分岔的情况，不利于成像条带拼接等问题，本发明通过J4模型轨道递推方法进行虚拟轨道递推，获得轨道信息；根据已知经线目标条带的地理位置信息以及递推出的轨道信息解算所述目标条带的成像起始点、中间点与结束点所对应的时刻和期望姿态角；采用二次拉格朗日插值法计算成像期间其它时刻的期望姿态角与期望角速度，实时调整卫星光学载荷光轴的对地指向，对已知经线目标条带进行主动推扫成像。本发明方法使卫星在沿任意一段经线条带来进行推扫成像。

技术领域

本发明涉及航空航天姿态确定与控制技术领域，具体涉及一种自主规划卫星沿经线推扫的时间与姿态的方法。

背景技术

随着卫星技术的发展，国内外遥感卫星已在越来越多的领域内实现业务化应用。目前，国内已有遥感卫星图像均是沿卫星飞行轨迹形成覆盖条带，即保持卫星三轴对地稳定或在滚转方向侧摆对星下点或平行于星下点的条带目标进行推扫成像。此成像方式一方面导致条带覆盖的有效图像占条带总长度的比例小，另一方面由于侧摆角度不同而出现条带覆盖交叉或分岔的情况，不利于成像条带拼接。为了增大有效图像比例，增加条带覆盖的稳定性，提出了沿经线推扫成像方式，该方式在卫星三轴对地稳定的基础上，实时调整卫星滚转轴指向以补偿地球自转，可以提高卫星使用效率。

本发明设计了一种使卫星沿特定经线推扫的方法，通过实时计算条带内各目标点的成像时刻与期望姿态，对已知起始与终止经纬高的一段地理目标条带进行主动推扫。

发明内容

本发明为解决现有方法导致条带覆盖的有效图像占条带总长度的比例小，且由于侧摆角度不同而出现条带覆盖交叉或分岔的情况，不利于成像条带拼接等问题，提供一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法。

一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、通过J4模型轨道递推方法进行虚拟轨道递推，获得轨道信息；

步骤二、根据已知经线目标条带的地理位置信息以及步骤一递推出的轨道信息解算所述目标条带的成像起始点、中间点与结束点所对应的时刻和期望姿态角；

步骤三、采用二次拉格朗日插值法计算成像期间其它时刻的期望姿态角与期望角速度，实时调整卫星光学载荷光轴的对地指向，对已知经线目标条带进行主动推扫成像。

本发明的有益效果：本发明所述的规划方法，针对卫星对已知经线目标条带推扫的期望时间及期望姿态的规划，为了满足卫星特定成像需求，本发明所设计的卫星沿经线推扫规划方法可以计算出最佳成像时间与姿态，使卫星在沿任意一段经线条带来进行推扫成像。

附图说明

图1为本发明所述的一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法中J4递推方法得到的卫星位置与HPOP方法推出的位置的对比效果图；

图2为本发明所述的一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法中J4递推与HPOP递推的速度对比效果图；

图3为沿经线推扫成像模式原理图；

图4为由在轨位置与成像目标点解算期望姿态原理图；

图5为本发明所述的一种自主规划卫星沿经线推扫时间及姿态的方法的流程图；

图6为本体相对轨道姿态角的控制效果图；

图7为惯性系下角速度的控制效果图；

图8为沿经线推扫控制效果图。

具体实施方式