[发明专利]可见窗口确定及星下点R-Tree建立方法、装置

说明书

本说明书公开了可见窗口确定及星下点R‑Tree建立方法、装置，其中可见窗口确定方法包括：获取卫星绕地飞行过程中的星下点位置数据；获取卫星的星下点位置数据的R‑Tree；获取目标的位置数据；根据卫星上搭载的对地观测系统的观察参数，确定以目标为中心的空间搜索区域；在R‑Tree中搜索目标星下点位置数据，其中，目标星下点位置是位于空间搜索区域内的星下点位置；根据搜索结果确定星载对地观测系统对目标的可见窗口。本方案所确定的可见窗口精度较高，并且计算效率较现有技术有显著提升。

技术领域

本申请涉及遥感技术领域，特别涉及可见窗口确定及星下点R-Tree建立方法、装置。

背景技术

地球观测卫星泛指对地球环境和资源进行遥感的航天器，包括气象卫星、陆地卫星、海洋卫星和航天站等，是获取对地观测数据的主要途径。搭载在地球观测卫星上的对地观测系统也称载荷。卫星对目标的可见窗口，是指卫星载荷视场能够观测到目标的时间范围。可见窗口计算是卫星观测任务、成像任务规划等实际应用的基础和前提。

目前，计算可见窗口的方法有两种。

方法一：利用卫星与地球的简化运动模型，采用解析法与数值法结合的方式计算可见窗口。该方法先根据二体模型(即卫星与地球的简化运动模型)求解，再根据J2修正补充，通过卫星达到成像点时刻与目标到达该点的时刻差的关系判断是否可见。其主要步骤为：1、根据首先考虑二体模型情况，得到目标所在纬线圈的圆方程，求得成像点的卫星星下点坐标，进而求得目标通过地球自转到达卫星成像点的时刻；2、在二体模型的基础上考虑J2摄动的影响对可见时刻进行修正；3、通过卫星的姿态机动角，可以求得当卫星处于成像点时，目标可见的边界点；4、通过卫星和目标的时间差判断目标的可见性。

方法二：使用粗略搜索与精细搜索相结合的两阶段搜索方式，粗搜索阶段先设置一个较大的离散时间步长，以快速确定可见开始时刻与可见结束时刻所在的大致时间区间，然后再结合二分搜索，计算出精确的可见时间窗口。其主要步骤为：1、将航天器轨道推进的整个过程离散为m等份，即m+1个离散点(取100s为步长，记相应时间序列为t_i，i＝1,2,…,m+1)；2、计算每个离散时间点t_i卫星对地面点的滚动角和俯仰角，若在可视范围内，则认为卫星在该离散时间点t_i对点目标可见；3、t_i可见，t_i-1不可见时，则可见窗口开始时刻位于t_i-1至t_i之间；当t_i-1可见，t_i不可见时，则可见时间窗口结束时刻位于t_i-1至t_i之间；4、若可见窗口开始时刻位于时间区间(t₀,t_f)内，计算中间时刻t_m的卫星对地面点的可见性。若t_m可见，则把其值赋给t_f；若t_m不可见，则把其值赋给t₀；5、重复上述步骤，直至t_f-t₀误差限；6、可见开始时刻为t＝(t₀+t_f)/2，同理可求得可见结束时刻。

上述方法一的缺陷在于考虑的卫星轨道点数多、计算效率较低，方法二的缺陷在于会有漏窗口的风险，无法保证能够得到所有的可见窗口。

发明内容

本申请实施方式的目的是提供一种可见窗口确定及星下点R-Tree建立方法、装置，以解决现有方法现有可见窗口确定方法精度低或效率低的问题。