一种卫星对月定标的时间规划方法技术

一种卫星对月定标的时间规划方法，包括以下步骤：利用卫星工具软件初步确定卫星对月定标时间；根据公式确定对月定标具体开始时间、结束时间和相机曝光时间；根据星历获取月球位置参数和卫星轨道要素，由公式求得卫星定标期间各个时刻的补偿角速度，求取该角速度的最大和最小值；选取回到定标初始位置的不同方式，计算两种方式下的机动时间，最终确定卫星定标次数，完成卫星对月定标的时间规划。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括以下步骤：利用卫星工具软件初步确定卫星对月定标时间；根据公式确定对月定标具体开始时间、结束时间和相机曝光时间；根据星历获取月球位置参数和卫星轨道要素，由公式求得卫星定标期间各个时刻的补偿角速度，求取该角速度的最大和最小值；选取回到定标初始位置的不同方式，计算两种方式下的机动时间，最终确定卫星定标次数，完成卫星对月定标的时间规划。【专利说明】-种卫星对月定标的时间规划方法
本专利技术设及一种卫星对绝对月定标的时间规划方法，属于遥感仪器定标领域。
技术介绍
随着遥感业务应用多样化和深入性，进一步提高卫星定量遥感精度越来越迫切。 遥感器发射前定标主要采用实验室定标，而在轨定标主要的采用的方式有地面场地定标、 内置灯定标等。对地定标存在地面定标场地和定标时机的限制。采用内置灯作为定标源，只 能对一部分视场定标，同时定标灯本身的衰减无法测定。 月球是除太阳外我们所能观察到的最大的光源，依靠反射太阳而发光，其光谱特 性与太阳光谱的自身吸收、反射有关，稳定性好，且光强一般在遥感器动态范围内，可将遥 感器直接对月成像。采取对月定标的方式可实现高定标精度，适合长寿命遥感卫星。 由于月球距地球距离较远，在卫星视场中视场角很小，在一个定标周期内，如果只 进行一次定标，远不能完成对整个视场的绝对定标，想要在定标期间尽可能多的对相机进 行定标，需要通过姿态机动的方式，在一个定标周期内进行多次定标，在进行多次定标的过 程中，需要对定标时间进行规划，W保证在定标周期内，尽可能多的进行定标。时间规划就 是在分析卫星对月定标过程的情况下，详细确定卫星对月定标过程中时间安排，通过对姿 态机动方式、回位方式等过程的选择与考虑，得到定标期间的时间规划方案。 卫星的姿态机动能力已知，根据卫星姿态机动能力求出卫星在定标期间各个位置 的补偿角速度，设计卫星回到起始位的回位方式，定义机动时间、稳定时间和回位时间，确 定完成一次定标需要的总时间并绘制卫星机动曲线，完成对月定标过程的时间规划。对月 定标任务是一项复杂的综合性工程技术，在任务方案设计阶段，必须要有详细的时间规划 方法，从而在月球本身在相机视场较小的情况下，获取得到足够多CCD像元的定标数据，提 高定标效率，保证定标任务顺利进行。 在完成时间规划任务的同时，本专利技术通过最大值和最小值限定的方式，可W求出 卫星在定标期间可进行的定标次数。该定标次数对于卫星定标任务的任务规划具有指导作 用，通过卫星本身姿态机动能力的分析和定标次数的综合考虑，为确定最终的定标方案提 供参考。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星对绝对月定标的 时间规划方法，通过对卫星姿态机动特点的分析，确定卫星在定标期间的姿态机动时间，并 绘制机动曲线，确定卫星定标次数，解决卫星定标期间时间规划问题。[000引本专利技术的技术方案是:一种卫星对绝对月定标的时间规划方法，步骤如下： (1)使用STK建立仿真场景模型，模型中包括月球，地球，太阳，卫星和星上传感器； 设置卫星轨道参数、姿态机动能力参数、星上传感器参数和卫星初始姿态； (2)根据步骤(1)中的场景特征，初步确定对月定标时间窗口；利用STK设置月相角 在时卫星对月球全部可见时间段Τ1、Τ2……化，作为初步卫星对月定标时间窗口； (3) W步骤(2)中确定的定标时间窗口为基础，精确确定对月定标时间窗口；求取 卫星进入地影区时间11和进入阳照区时间t2，即为精确对月定标时间窗口； (4)计算t时刻卫星需要补偿的角速度(10，*￡，具体计算方法如下： 求取卫星与月球的距离： L = S-(RE+h)sin( ω t+β)；[001引其中S为地屯、到月屯、的距离，貼为地球平均半径，h为卫星轨道高度，ω为角速度，β 是黄白交角； 求取卫星定标期间在月球表面的地面采样间隔GSD:[001引其中Rm是月球平均半径;α为卫星侧摆角;Ρ为像元尺寸，f为焦距； 求取卫星的星下点地速：其中μ为地球引力常数，y = 3.986Xl〇5kmVs2。 求取理论积分时间： 其中GSD/是相机的地面采样间隔。 求取实际推扫速度和补偿速度： v= ω L 计算获得补偿角速度大小：; (5)根据两种不同的成像方式，计算单次定标时间ΤΤ1，具体为： 定义对月定标中成像方式分为两种，第一种为先进行滚转机动，再进行俯仰机动， 推扫方向与卫星运动方向相同，第二种为先进行俯仰机动，再进行滚转机动，推扫方向与卫 星运动方向相反；当选择第一种时，卫星补偿角速度大小，当选择第二种 时，卫星补偿角速度大小Η受《min(补)为卫星最小补偿角速度，即第一种方 式处于赤道时的补偿角速度，W及第二种方式处于两极时的补偿角速度；《max讯)为卫星最 大补偿角速度，即第一种方式处于两极时的补偿角速度，W及第二种方式处于赤道时的补 偿角速度;设卫星最大俯仰机动角速度为ω Y max，ω Y max〉ω max(补)，俯仰最大姿态机动角加速 度为aY，ta为卫星加速时间，ts为卫星稳定时间，td为卫星减速时间，则在精确对月定标时间 窗口 内单次定标时间TT1的求法如下： (6)使卫星视轴回到定标初始位置，并计算卫星回到初始位置的最长机动时间 TT2max和最短机动时间TT2min ; (7)计算得到在一次定标过程中，卫星完成的定标次数。 步骤(6)中计算卫星回到初始位置的最长机动时间TT2max和最短机动时间TT2min 的具体方法为： 采用反向机动的方式回位的总用时求法：[004引卫星返回需要机动的最大角度巧为： 当，时，卫星返回下次定标位置需要最长时间TT2max:卫星返回下次定标位置需要最短时间TT2min:当巧，卫星返回下次定标位置需要的最 长时间TT2max: 步骤(6 )中计算卫星回到初始位置的最长机动时间TT2max和最短机动时间TT2min的 具体方法为： 采用绕巧由进行180°旋转的方式回位的总时间求法： 设卫星转动机动的最大角加速度为az，最大角速度为Wz_max，则卫星绕Z轴旋转 180°的方式回位用时求法如下： 在转动过程中，卫星会在轨道运动，此时机动的角度为 入=C0TT2turn， 即每次滚转机动时，卫星都因轨道运动产生λ角度的机动，为保证第Ξ次机动有足 够的机动角度，需要第二次机动时补偿相应机动角度，完成两次完整摆扫，并回位需要附加 时间最长为： 即一次平均夫 同理回位需要附加最短时间平均一次为：。 步骤(7)的具体方法为： 采用反向机动的方式回位，定标次数N的求取方法： 则卫星采用反向机动方式回位的定标次数为 Nmin<N<Nmax。 步骤(7)的具体方法为： 采用绕巧由旋转180°的方式回位，定标次数N的求取方法： 当 同理可得则卫星采用绕巧由旋转180°的方式回位的定标次数为[01 0^ Nturnjnin < N<Nturn_max。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)本专利技术提出卫星绝对定标的时间规划方法，有效解决掉了卫星在对月定标期 间，由于月球视场角小，不能够对全视场进行定标的问题。 (2)定标期间根据卫星姿态机动能力的不同，选择不同的机动回位方式，规划定标 时间，获得机动曲线，确定定标次数，对卫星任务本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星对绝对月定标的时间规划方法，其特征在于步骤如下：(1)使用STK建立仿真场景模型，模型中包括月球，地球，太阳，卫星和星上传感器；设置卫星轨道参数、姿态机动能力参数、星上传感器参数和卫星初始姿态；(2)根据步骤(1)中的场景特征，初步确定对月定标时间窗口；利用STK设置月相角在[3°，7°]时卫星对月球全部可见时间段T1、T2……Tn，作为初步卫星对月定标时间窗口；(3)以步骤(2)中确定的定标时间窗口为基础，精确确定对月定标时间窗口；求取卫星进入地影区时间t1和进入阳照区时间t2，[t1,t2]即为精确对月定标时间窗口；(4)计算t时刻卫星需要补偿的角速度dθ，t∈[t1,t2]，具体计算方法如下：求取卫星与月球的距离：L＝S‑(RE+h)sin(ωt+β)；其中S为地心到月心的距离，RE为地球平均半径，h为卫星轨道高度，ω为角速度，β是黄白交角；求取卫星定标期间在月球表面的地面采样间隔GSD：GSD=πRM10-3180[arcsinL sin(α+p2f)RM-arcsinL sin(α-p2f)RM-pf];]]>其中RM是月球平均半径；α为卫星侧摆角；p为像元尺寸，f为焦距；求取卫星的星下点地速：Vn=REμ(RE+h)3;]]>其中μ为地球引力常数，μ＝3.986×105km3/s2；求取理论积分时间：Tint=GSD′Vn;]]>其中GSD′是相机的地面采样间隔；求取实际推扫速度和补偿速度：v＝ωL；V=GSDTint]]>计算获得补偿角速度大小：dθ=V±vL-RM-RE;]]>(5)根据两种不同的成像方式，计算单次定标时间TT1，具体为：定义对月定标中成像方式分为两种，第一种为先进行滚转机动，再进行俯仰机动，推扫方向与卫星运动方向相同，第二种为先进行俯仰机动，再进行滚转机动，推扫方向与卫星运动方向相反；当选择第一种时，卫星补偿角速度大小当选择第二种时，卫星补偿角速度大小设ωmin(补)为卫星最小补偿角速度，即第一种方式处于赤道时的补偿角速度，以及第二种方式处于两极时的补偿角速度；ωmax(补)为卫星最大补偿角速度，即第一种方式处于两极时的补偿角速度，以及第二种方式处于赤道时的补偿角速度；设卫星最大俯仰机动角速度为ωY_max，ωY_max>ωmax(补)，俯仰最大姿态机动角加速度为aY，ta为卫星加速时间，ts为卫星稳定时间，td为卫星减速时间，则在精确对月定标时间窗口[t1,t2]内单次定标时间TT1的求法如下：在月面推扫的最长用时tscan_max为：tscan_max=2RMmin(V)]]>在月面推扫的最短用时tscan_min为：tscan_min=2RMmax(V)]]>当定标次数为理论最少定标次数时，最大单次定标时间TT1max：TT1max＝tamax+tdmax+tscan_max+ts，当定标次数为理论最多定标次数时，最小单次定标时间TT1min：TT1min＝tamin+tdmin+tscan_min+ts，(6)使卫星视轴回到定标初始位置，并计算卫星回到初始位置的最长机动时间TT2max和最短机动时间TT2min；(7)计算得到在一次定标过程中，卫星完成的定标次数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白照广，高涵，邸国栋，单悌磊，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11