[发明专利]一种卫星波束与地球交点坐标的确定方法

摘要

一种卫星波束与地球交点坐标的确定方法，步骤为：(1)求取卫星波束在卫星本体坐标系中的单位矢量r_fs；(2)利用卫星的偏航角、俯仰角、横滚角计算得到卫星本体坐标系与卫星轨道坐标系的转换矩阵(3)利用卫星的经度λ和纬度l计算得到地理坐标系与地球坐标系的转换矩阵(4)利用卫星所在子午面和卫星瞬时轨道面的夹角β以及卫星运动方向与地理水平面的夹角α计算得到辅助坐标系与地理坐标系的转换矩阵(5)通过坐标系转换，将单位矢量r_fs转换到地球坐标系中得到r_fe；(6)将卫星波束入射的直线参数方程与地球椭球方程联立，计算得到两组坐标[x_je，y_je，z_je]^T，其中离卫星较近的一组坐标即为卫星波束与地球交点的坐标。

主权项

1.一种卫星波束与地球交点坐标的确定方法，其特征在于步骤如下：(1)求取卫星的一个波束在卫星本体坐标系中的单位矢量r_fs，其中φ_s为卫星的视角，为卫星的方位角；所述的卫星本体坐标系用ox_sy_sz_s表示，原点o为卫星中心，x_s轴指向卫星星体纵轴，z_s轴指向卫星运动时面向地球的方向，y_s轴按右手正交定则定义；(2)利用卫星的偏航角ψ、俯仰角θ、横滚角γ，计算得到卫星本体坐标系与卫星轨道坐标系的转换矩阵Csa=cosθcosψ-sinθsinγsinψ-cosγsinψsinθcosψ+cosθsinγsinψcosθsinψ+sinθsinγcosψcosγcosψsinθsinψ-cosθsinγcosψ-sinθcosγsinγcosθcosγ]]>所述的卫星轨道坐标系用ox_ay_az_a表示，原点o为卫星中心，x_a、z_a轴在卫星轨道平面内，x_a轴指向卫星运动方向，z_a轴指向地心，y_a轴按右手正交定则定义；(3)利用卫星的经度λ和纬度l，计算得到地理坐标系与地球坐标系的转换矩阵Cte=-sinλ-sinlcosλcoslcosλcosλ-sinlsinλcoslsinλ0coslsonl]]>所述的地理坐标系用ox_ty_tz_t表示，原点o为卫星中心，x_t、y_t轴在地理水平面内，x_t轴指向东，y_t轴指向北，z_t轴在地球质心与卫星的连线上，按右手正交定则定义；所述的地球坐标系用o_ex_ey_ez_e表示，原点o_e为地球质心，z_e轴指向地球北极方向，x_e轴指向零度子午面和协议地球极赤道的交点，y_e轴和z_e、x_e轴构成右手坐标系；(4)利用卫星所在子午面和卫星瞬时轨道面的夹角β以及卫星运动方向与地理水平面的夹角α，计算得到辅助坐标系与地理坐标系的转换矩阵Cbt=cosβ-sinβ0sinβcosβ00011000cosα-sinα0sinαcosα]]>所述的辅助坐标系用ox_by_bz_b表示，原点o为卫星中心，y_b、z_b轴在卫星轨道平面内，y_b轴指向卫星运动方向，z_b轴与地球质心至卫星连线的方向相同，x_b轴按右手正交定则定义；(5)通过坐标系转换，将单位矢量r_fs转换到地球坐标系中，得到方向矢量r_fe，(6)根据卫星波束起始点在地球坐标系中的坐标[x_se，y_se，z_se]^T和波束入射方向矢量r_fe，得到卫星波束入射的直线参数方程，该直线参数与地球椭球方程联立，计算得到两组坐标[x_je，y_je，z_je]^T，xje=xse+xfe*uyje=yse+yfe*uzje=zse+zfe*uxje2a2+yje2a2+zje2b2=1]]> 式中u为直线参数方程所表示直线的斜率，式中参数a为地球赤道半径、b为地球极半径，两组坐标中离卫星较近的一组坐标即为卫星波束与地球交点的坐标。