[发明专利]一种敏捷卫星机动中对目标进行斜条带成像的方法

摘要

一种敏捷卫星机动中对目标进行斜条带成像的方法，克服传统成像方式中成像轨迹必须平行于星下点轨迹的不足，提出了一种采用“斜条带”覆盖与星下点轨迹成一定夹角的目标区域的成像方式，建立了地球上任意目标点被“斜条带”覆盖的判定原则，并据此提出对目标斜条带进行成像的方法，从而实现卫星对与星下点轨迹成一定夹角的狭长区域的成像。本发明方法解决了卫星动中成像过程中的斜条带成像区域建模及对斜条带目标进行成像的问题，使得卫星成像区域更加灵活，成像效能得到提升。

主权项

一种敏捷卫星机动中对目标进行斜条带成像的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将狭长目标区域分割成多个小块，记每一个小块的中心点为目标点V，地理坐标V(αV,δV)，其中α和δ分别表示经度与纬度，角标V对应目标点V；针对每一个小块，分别执行步骤(2)～步骤(4)；(2)确定一条能够覆盖目标点V的斜条带；所述的斜条带采用倾角iA、升交点赤经ΩA、斜条带中心线到虚拟圆的距离d、宽度2λ、起点M的地理坐标M(αM,δM)、终点N的地理坐标N(αN,δN)共六种参数确定；所述的虚拟圆为圆心过地心、半径为地球半径、倾角为iA、升交点赤经为ΩA的圆，所述的斜条带中心线为与虚拟圆平行的平面与地球相交所成的最大圆周上截取的一段圆弧，圆弧的两个端点形成起点M和终点N，虚拟圆与星下点轨迹所在圆的夹角A为斜条带的相对倾角；在斜条带中心线所在圆平面两侧作与斜条带中心线所在圆平面平行且球面距离为λ的两个平面与地球相交形成两个圆周，两个圆周上与斜条带中心线对应弧长一致且球面距离为λ的两段圆弧构成斜条带的两个宽度边沿；从起点M和终点N分别作垂直于虚拟圆的、圆心过地球球心的圆弧与虚拟圆相交，形成起点M在虚拟圆上的对应点M′，地理坐标为M′(αM′,δM′)，终点N在虚拟圆上的对应点N′，地理坐标为N′(αN′,δN′)，起点M和对应点M′之间的弧长为d，终点N和对应点N′之间的弧长也为d；目标点V能够被斜条带覆盖需要同时满足条件：|x‑d|<λ、αM′<αV′<αN′、δM′<δV′<δN′；x为目标点V和对应点V′之间的弧长，V′(αV′,δV′)为对应点V′的地理坐标，从目标点V作垂直于虚拟圆的圆心过地球球心的圆弧与虚拟圆相交，形成目标点V在虚拟圆上的对应点V′；(3)从斜条带的起点M开始，在斜条带中心线上生成点序列T1、T2、T3、…、TT、…，直至斜条带的终点N，并将斜条带的起点M，点序列T1、T2、T3、…、TT、…，斜条带的终点N的地理坐标转化至卫星轨道坐标系下；所述卫星轨道坐标系的原点在卫星的质心，x轴指向卫星的前进方向，z轴指向地心的方向，y轴与x轴、z轴成右手坐标系；(4)在卫星轨道坐标系下，计算出成像初始时刻卫星成像系统的光轴指向相对于卫星轨道坐标系的姿态，据此调整卫星的预置姿态使得卫星成像系统的光轴指向斜条带的起点M，卫星从起点M开始进行推扫成像；在起点M处成像完毕后计算斜条带中心线上的下一点所需的卫星成像系统光轴指向并据此调整卫星的姿态，使得卫星成像系统的光轴顺序指向T1、T2、T3、…、TT、…，直至斜条带的终点N并在每一个点分别进行推扫成像，从而完成相对倾角为A的斜条带成像；(5)将各小块的斜条带成像结果进行拼接，得到狭长目标区域的成像结果。