[发明专利]一种基于矢量投影的航天器光学敏感器视场分析方法

摘要

本发明一种基于矢量投影的航天器光学敏感器视场分析方法，首先在完成光学敏感器构型布局设计的卫星模型中，获取敏感器视场中心坐标、遮挡物遮挡边缘各目标点坐标以及航天器本体系各轴与敏感器测量坐标系各轴的夹角，并得到由本体系到测量坐标系的转换矩阵；其次计算遮挡边缘各目标矢量在敏感器测量坐标系中的坐标，并得到遮挡边缘各目标矢量在敏感器测量坐标系中的极坐标；之后利用通过遮挡区域形成判据得到遮挡区域结果；然后获得在特定姿态轨道条件下、太阳方向矢量在本体坐标系下的分量，得到太阳方向矢量在敏感器测量坐标系下的极坐标；最后通过判据对太阳受遮挡有效性和视场受照情况进行判断。

主权项

一种基于矢量投影的航天器光学敏感器视场分析方法，其特征在于步骤如下：1)在完成光学敏感器构型布局设计的卫星模型中，基于航天器本体坐标系，获取敏感器视场中心坐标[xob yob zob]T、遮挡物遮挡边缘各目标点坐标[xib yib zib]T以及航天器本体系各轴[ib jb kb]T与敏感器测量坐标系各轴[is js ks]T的夹角，并得到由本体系到测量坐标系的转换矩阵其中“^”表示前后两个矢量的夹角；其中i为正整数，表示目标点序号；2)计算得到遮挡边缘各目标矢量在敏感器测量坐标系中的坐标：xisyiszis=Csbxib-xobyib-yobzib-zob]]>3)计算得到遮挡边缘各目标矢量在敏感器测量坐标系中的极坐标，即中心角θi和方位角ψi：ri=(xis2+yis2+zis2)]]>θi=cos-1(xisri)]]>4)利用遮挡边缘目标矢量极坐标(θi,ψi)和敏感器视场边界参数绘制敏感器视场极坐标图，并通过以下遮挡区域形成判据得到遮挡区域结果：当ψi＝ψ0且θi<θ0时，表明目标矢量点对敏感器视场形成遮挡，生成遮挡区域图，当ψi＝ψ0且θi≥θ0时，表明目标矢量点对敏感器视场未形成遮挡；其中θ0和ψ0分别为敏感器视场边界矢量在敏感器测量坐标系中的中心角和方位角；5)通过航天器姿态轨道运动仿真，获得在特定姿态轨道条件下、太阳方向矢量在本体坐标系下的分量[xtjb ytjb ztjb]T，其中j为正整数，并按步骤2)、3)计算得到太阳方向矢量在敏感器测量坐标系下的极坐标(θtj,ψtj)；6)利用太阳方向矢量极坐标(θtj,ψtj)在敏感器视场极坐标图中绘制出太阳投影运动轨迹，并通过以下判据对太阳受遮挡有效性和视场受照情况进行判断：当ψtj＝ψ0且θtj<θ0时，表明太阳进入敏感器视场，在此基础上，结合步骤4)生成的遮挡区域图进行判断，如太阳投影运动轨迹位于遮挡区域内，则表明遮挡物对太阳形成有效遮挡，如太阳投影运动轨迹位于遮挡区域外，则敏感器视场受照。