一种高分辨率光学卫星机动成像偏流角修正方法

摘要

本发明一种高分辨率光学卫星机动成像偏流角修正方法，针对卫星姿态机动方案，建立机动成像模式下偏流角修正模型，推导出基于卫星位置及地面点位置坐标计算偏流角的方法，并提出在焦面位置安装偏流角修正装置的方案。使卫星具备对偏离飞行方向目标条带的成像能力，大大提高卫星的观察范围和观察效率，同时可以使卫星具备沿星下点垂直方向的动态推扫成像的能力，通过多条带拼接的方式，实现对星下点区域的大幅宽成像，从而减小对TDICCD相机幅宽的要求。

主权项

1.一种高分辨率光学卫星机动成像偏流角修正方法，其特征在于步骤如下：1）根据实际卫星参数，建立卫星模型以及卫星上TDICCD相机成像模型；2）根据待观测目标位置，确定卫星姿态机动方案，生成卫星实时姿态机动数据，并根据步骤1）得到的卫星模型以及TDICCD相机成像模型，获得姿态机动过程中卫星实时位置坐标以及成像地面点坐标同时得到卫星实时位置坐标和地面点坐标所对应的时间t；3）将步骤2）得到的卫星实时位置坐标对时间t求导，计算获得卫星速度矢量${\overrightarrow{V}}_s=(v_{x\_s},v_{y\_s},v_{z\_s}),$其中$\begin{array}{c}{v}_{x\_s}=\frac{\mathrm{dSx}}{\mathrm{dt}};\\ v_{y\_s}=\frac{\mathrm{dSy}}{\mathrm{dt}};\\ v_{z\_s}=\frac{\mathrm{dSz}}{\mathrm{dt}};\end{array}$4）将步骤2）得到的地面点坐标对时间t求导，计算获得摄影点地速矢量${\overrightarrow{V}}_g=(v_{x\_g},v_{y\_g},v_{z\_g}),$其中$\begin{array}{c}{v}_{x\_g}=\frac{\mathrm{dGx}}{\mathrm{dt}};\\ v_{y\_g}=\frac{\mathrm{dGy}}{\mathrm{dt}};\\ v_{z\_g}=\frac{\mathrm{dGz}}{\mathrm{dt}};\end{array}$5）计算卫星速度矢量与地速矢量在TDICCD相机焦平面上投影矢量之间的夹角θ(t)，即偏流角θ(t)；51）计算获得卫星速度矢量在焦平面的投影矢量52）计算获得地速矢量在焦平面的投影矢量$\overrightarrow{F}=\frac{{\overrightarrow{P}}_s-{\overrightarrow{P}}_g}{|{\overrightarrow{P}}_s-{\overrightarrow{P}}_g|}=\frac{(\mathrm{Sx},\mathrm{Sy},\mathrm{Sz})-(\mathrm{Gx},\mathrm{Gy},\mathrm{Gz})}{|(\mathrm{Sx},\mathrm{Sy},\mathrm{Sz})-(\mathrm{Gx},\mathrm{Gy},\mathrm{Gz})}=\frac{((\mathrm{Sx}-\mathrm{Gx}),(\mathrm{Sy}-G_y),(\mathrm{Sz}-G_z))}{\sqrt{{(\mathrm{Sx}-\mathrm{Gx})}^2+{(\mathrm{Sy}-\mathrm{Gy})}^2+{(\mathrm{Sz}-\mathrm{Gz})}^2}},$其中为${\overrightarrow{V}}_g,\overrightarrow{F}$之间的夹角；53）计算获得偏流角$\theta \left(t\right)=\arcsin d\left(\frac{|{\overrightarrow{V}}_{s\_c}\times {\overrightarrow{V}}_{g\_c}|}{\left|{\overrightarrow{V}}_{s\_c}\right|\times \left|{\overrightarrow{V}}_{g\_c}\right|}\right);$6）在卫星姿态机动方案下，建立偏流角θ(t)随时间变化模型，根据该模型采用焦面偏流角补偿装置将偏流角θ(t)实时修正为0度。