基于空间解析几何的灵巧卫星对地观测时间窗口生成方法

摘要

一种基于空间解析几何的灵巧卫星对地观测时间窗口生成方法，包括以下六个步骤：①构建空间解析几何关系模型，并利用其对给定的星下点及卫星坐标进行坐标变换；②初始化：对星下点和目标数据进行预处理，形成星下点目标对序列；③角度逆推：对星下点目标对序列中的每个星下点目标对进行角度逆推，得到对应于星下点目标对序列的roll序列和pitch序列；④旋转矩阵逆变换：将步骤③中得到的roll序列和pitch序列通过逆变换转换为动态旋转坐标系下的动态角度；⑤通过插值计算得到对该目标进行观测的灵巧卫星观测角度曲线；⑥截取时间窗口。本发明具有操作简便、精确度高、易于实现等优点，能够在灵巧卫星三个自由度旋转的背景下得以应用。

主权项

一种基于空间解析几何的灵巧卫星对地观测时间窗口生成方法，其特征在于，步骤为：①.构建空间解析几何关系模型：根据灵巧卫星的轨道参数，采用参考椭球体，构建空间解析几何关系模型；坐标系采用WGS‑84，对给定的星下点及卫星坐标，利用上述空间解析几何关系模型进行坐标变换；②.初始化：对星下点和目标数据进行预处理，即根据目标数据的纬度对星下点数组进行裁剪，对同纬度的星下点，按照是否在目标同侧进行过滤形成星下点序列；每一个星下点序列与目标组成星下点目标对，最终形成星下点目标对序列；③.角度逆推：利用步骤①建立的空间解析几何关系模型，对星下点目标对序列中的每个星下点目标对进行角度逆推，得到对应于星下点目标对序列的侧摆角roll序列和俯仰角pitch序列，所述侧摆角roll序列为绕x轴反时针旋转角度γ的序列，所述俯仰角pitch序列为绕y轴反时针旋转角度β的序列，所述侧摆角roll和俯仰角pitch为惯性坐标系下的静态角度；④.旋转矩阵逆变换：将步骤③中得到的侧摆角roll序列和俯仰角pitch序列通过逆变换转换为动态旋转坐标系下的动态角度侧摆角rollR序列和俯仰角pitchR序列；⑤.插值计算：以星下点目标对序列对应的时间序列作为自变量、以由步骤④得到的侧摆角rollR序列和俯仰角pitchR序列作为因变量组成两个点对序列，对这两个点对序列进行样条插值，即得到对该目标进行观测的灵巧卫星观测角度变化曲线；⑥.截取时间窗口：针对步骤⑤得到的结果，分别根据俯仰角pitch和侧摆角roll的阈值进行截取，取交集，即得到满足卫星俯仰和侧摆能力的曲线段，这些曲线段所对应的横坐标即为时间窗口。