[发明专利]卫星对目标观测下视角计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种卫星对目标观测下视角计算方法及系统，包括：步骤S102：计算卫星与目标点的距离矢量在地固坐标系下的分量A；步骤S103：计算卫星与目标点的距离矢量在卫星天线坐标系下的分量B；步骤S104：结合所述分量A与所述分量B，计算目标下视角角度。利用本发明，可以有效地解决星上自主计算问题。

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，具体地，涉及一种卫星对目标观测下视角计算方法及系统。

背景技术

空间环境受到商业观测、对地成像等卫星的高度关注，随着遥感卫星相关技术的高速发展，当前空间对地遥感任务正在由广域战略普查型向特定区域方向战术详查型发展。随着雷达卫星技术的发展，对目标的个数越来越多，观测频次也越来越多，由于传统上还是使用地面计算目标过境时间，因此上注指令动作也越来越多，这样无形之中增加了地面应用系统的工作。

基于以上的应用需求，卫星对目标观测下视角计算需求产生，目标观测自主启动触发是不需要地面上注指令，卫星通过已知的目标地理经纬度，根据星上的实时轨道参数、载荷成像范围等卫星设计参数，自主计算目标观测下视角，解放地面应用系统繁重工作。

专利“一种绕月卫星双轴天线对地指向控制方法”(CN101204994A)介绍了一种计算绕月卫星对地心指向的方法，根据地面上注星历数据推算卫星位置，计算卫星对地球的可见区域，并计算出双轴天线的指向角度。该专利为对地心指向，没有对地表位置进行定向，且主要结合月球相关坐标系进行计算。本发明与其不同之处在于主要结合地球及地表位置相关坐标系进行计算，完成了地面站的位置计算及卫星对地面站的定向计算。

专利“一种深空探测器天线指向的设计方法”(CN104369877A)介绍了一种深空探测器天线对地心指向的方法，此方法是用于实现深空探测器天线对地心的定向。该专利针对天线对地心的定向而并非是地表的给定位置，而且直接给出了探测器天线对地心的指向矢量，没有通过轨道参数计算卫星位置的算法。本发明与其不同之处在于，设计了针对卫星对地表给定位置目标的指向计算方法，完成了地面目标的定位计算，而且设计了通过给定时刻的卫星轨道参数计算卫星-地面目标指向矢量的计算过程。

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卫星对目标观测下视角计算方法及系统。

根据本发明提供的一种卫星对目标观测下视角计算方法及系统，包括：

步骤S102：计算卫星与目标点的距离矢量在地固坐标系下的分量A；

步骤S103：计算卫星与目标点的距离矢量在卫星天线坐标系下的分量B；

步骤S104：结合所述分量A与所述分量B，计算目标下视角角度。

优选地，所述步骤S102中：

在计算目标点的地理位置时，考虑地球椭球面模型，地球椭球面模型采用如下公式：

获得目标在地固系下的位置矢量，其中，r为目标点在地固系下的位置矢量，rx，ry，rz分别表示在地固系下的X方向、Y方向、Z方向的位置矢量，I为目标的地理经度，μ为目标的地理纬度，h为目标的水平地高，λ_s和r_s由以下公式表示：

λ_s＝arctan((1-f)²tanμ)

其中，f为地球椭率，数值为R为地球赤道半径，数值为6378137米；

根据GPS数据读取T时刻后目标点在地固系下的位置r_T：

对卫星和目标点进行矢量作差，求出卫星至目标点在地固坐标系下的距离矢量dr_d：