一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法技术

一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，涉及星空图像模拟技术领域；主要包括如下步骤：步骤(一)、建立视线坐标系Olxlylzl、观测相机测量坐标系Ocxcyczc、观测相机像平面坐标系Opxpyp和观测卫星本体坐标系Obxbybzb；步骤(二)、计算目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下实时位置坐标；步骤(三)、计算目标卫星的等效视星等和灰度值；步骤(四)、根据计算出的目标卫星的等效视星等m、观测相机像平面上各像素的灰度值gij以及目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下位置坐标(x

【技术实现步骤摘要】
一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法
本专利技术涉及一种星空图像模拟
，特别是一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法。
技术介绍
为保障在全球卫星导航系统地面站布设受限、突发故障、甚至战时被摧毁的情况下，卫星导航系统仍然能稳定连续地提供导航信息，导航卫星星座必须具备长时间、高精度的自主定轨能力。目前，基于星间测距结合星间定向的星座自主定轨方法正得到广泛和深入地研究，而且有望得到全球卫星导航系统的工程应用。该方法通过导航卫星上安装的星间观测相机对同轨道相邻卫星及其背景恒星成像获取恒星-目标卫星角距信息，联合星间测距信息一同输入至导航星座滤波器完成整星座的自主定轨。星间观测相机作为星座自主定轨系统的关键单机，在其研制、测试和验证过程中所必须的包含有目标卫星的星空图像至关重要。由于在轨实拍星空图像成本较大、技术要求较高、机会较少，而且难以获得，因此尽可能精确、尽可能逼近真实状况的目标卫星图像模拟需求迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，该方法能够完成导航星座星间观测目标卫星图像的模拟生成。本专利技术的上述目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(一)、建立视线坐标系Olxlylzl、观测相机测量坐标系Ocxcyczc、观测相机像平面坐标系Opxpyp和观测卫星本体坐标系Obxbybzb；步骤(二)、计算目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下实时位置坐标；计算观测卫星本体系相对J2000惯性系的初始时刻姿态四元数，即相机的初始惯性姿态Qbi0，具体计算方法如下：计算J2000惯性系到视线坐标系Olxlylzl的转换矩阵Cli：Cli＝Ry(qβ)·Rz(‑qε)                 (1)式中，qε为目标卫星相对观测卫星的方位角；qβ为目标卫星相对观测卫...

【技术特征摘要】
1.一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(一)、建立视线坐标系Olxlylzl、观测相机测量坐标系Ocxcyczc、观测相机像平面坐标系Opxpyp和观测卫星本体坐标系Obxbybzb；步骤(二)、计算目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下实时位置坐标；计算观测卫星本体系相对J2000惯性系的初始时刻姿态四元数，即相机的初始惯性姿态Qbi0，具体计算方法如下：计算J2000惯性系到视线坐标系Olxlylzl的转换矩阵Cli：Cli＝Ry(qβ)·Rz(-qε)(1)式中，qε为目标卫星相对观测卫星的方位角；qβ为目标卫星相对观测卫星高度角；Ry(qβ)为视线坐标系绕着自身y轴旋转qβ角度；Rz(qε)为视线坐标系绕着自身z轴旋转qε角度；计算J2000惯性系到观测卫星本体坐标系的转换矩阵Cbi：Cbi＝Cbl·Cli(2)式中，Cbl为视线坐标系到观测卫星本体坐标系的转换矩阵，即卫星平台控制误差矩阵；将Cbi转化为四元数，即得到初始时刻观测卫星本体坐标系相对于J2000惯性系观测相机的初始惯性姿态Qbi0；将初始惯性姿态四元数Qbi0作为初始值，代入姿态运动学方程，计算得到后续不同时刻的姿态四元数：根据姿态运动学方程：式中，Qbi为相机惯性姿态四元数；为相机惯性姿态四元数的导数；Ωbi为观测卫星本体坐标系相对于J2000惯性系的旋转角速度在观测卫星本体坐标系内的分量引入四元数表示；表示四元数乘法；计算目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下位置坐标(x2d,y2d)：式中，(ex,ey,ez)为目标卫星相对矢量在观测相机像平面坐标系下的坐标；f为星间观测相机的焦距；步骤(三)、计算目标卫星的等效视星等和灰度值；根据等效视星等的估算公式计算目标卫星的等效星等m；计算观测相机像平面上各像素的灰度值gij；步骤(四)、根据计算出的目标卫星的等效视星等m、观测相机像平面上各像素的灰度值gij以及目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下位置坐标(x2d,y2d)，进行仿真模拟。2.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述视线坐标系Olxlylzl的建立方法为：原点Ol位于观测卫星质心；xl轴与视线方向重合指向目标卫星；yl轴位于包含xl轴的纵向平面内并垂直于xl轴；zl轴由右手定则确定。3.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述观测相机测量坐标系Ocxcyczc的建立方法为：原点Oc位于观测相机中心，xc轴与yc轴分别平行于相机探测器阵列两条互相垂直的边，zc轴沿着相机的光轴方向。4.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：所述步骤(一)中，所述观测相机像平面坐标系Opxpyp的建立方法为：原点...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭龙玉，孙俊，韩飞，彭杨，王兆龙，曹姝清，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31