[发明专利]一种新型敏捷卫星机动中成像方法

摘要

一种新型敏捷卫星机动中成像方法，能够实现卫星在姿态调整过程中进行成像。首先，根据星上轨道预报数据和成像目标点地理经纬度，设置卫星的三轴姿态角指向目标成像起始点；其次，通过算法建模得到卫星的滚动角和俯仰角，由此确定卫星光轴指向目标成像点；再来，在卫星模型中建立CCD像平面，通过投影计算得到像移速度矢量和偏流角，控制卫星的偏航角进行偏流角的修正。最后，由像移速度矢量计算得到TDICCD积分时间，进行像移补偿，满足机动中成像的图像处理要求；本发明的设计方法能够应用于卫星在三轴姿态机动过程中开启光学有效载荷进行成像的动态成像技术，实现成像过程中的目标指向要求和图像处理要求。

主权项

一种用于敏捷卫星机动中成像的方法，其特征在于步骤如下：(1)在仿真工具中建立卫星和星上传感器的模型，设置卫星姿态和星上传感器参数；所述星上传感器采用TDICCD；(2)设定时间周期，在设定的时间周期内，通过所述仿真工具获取星上轨道预报数据和成像目标点地理经纬度；(3)根据步骤(2)获取的成像目标点地理经纬度在地球模型上依次建立特征点，每个成像目标点地理经纬度对应一个特征点，从而确定成像任务初始条带方向η₁；η₁为第2个地面目标点与第1个地面目标点确定的地表弧长与星下点轨迹方向的夹角；(4)控制卫星的三轴姿态角指向目标成像起始点(Lat₁,lon₁)，并且调整TDICCD的初始级数方向与成像任务初始条带方向一致；(5)在整星机动成像过程中，根据成像任务条带方向与星下点轨迹方向的夹角η_i，η_i为第i个地面目标点与第i+1个地面目标点确定的地表弧长与星下点轨迹方向的夹角，控制卫星的滚动角指向第i个目标点所处的成像任务条带方向，从而抵消轨道运动带来的牵引作用，使得卫星的光轴始终指向所述成像任务条带方向，由此确定卫星的对应时刻1、2、3、……N的滚动角数据N为正整数；(6)由步骤(2)中的轨道预报数据和成像目标点地理经纬度，结合步骤(5)的滚动角数据确定卫星的俯仰角度数据(θ₁,θ₂,....θ_N)，由滚动角和俯仰角的数据保证卫星指向地面成像目标点地理经纬度；(7)在卫星模型中建立CCD像平面，获取地面特征点相对于像面的移动速度V_i，V_i在卫星CCD像平面内的投影矢量为像移速度V_ri，该投影矢量与CCD线阵方向法线的夹角即为偏流角β_i，控制卫星的偏航角(φ₁,φ₂,....,φ_N)进行偏流角的修正；(8)根据步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)得到卫星对应的姿态角数据为(9)由步骤(7)中确定的像移速度V_ri，根据该像移速度矢量计算得到TDICCD积分时间，再调整TDICCD积分时间进行像移补偿；(10)根据步骤(8)中确定的姿态角数据和步骤(9)中进行的像移补偿，实现敏捷卫星机动中成像。