一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统，该方法包括：生成仿真场景；在仿真场景中生成航天器，并设置航天器的初始轨道根数；建立航天器质心至地心的第一矢量，第一矢量与地表的交点为卫星星下点；建立卫星星下点的第二矢量，第二矢量为对应于卫星星下点的太阳光矢量；建立第一矢量和第二矢量的矢量夹角；根据矢量夹角获取卫星星下点的太阳高度角。本发明专利技术实施例实现了对卫星运行过程中太阳高度角进行仿真、分析和计算，解决了摄影点位置和太阳位置两者随卫星运行的变化问题，提高了太阳高度角计算的精度，从而为卫星设计阶段和工厂测试阶段空间相机的参数调整提供有效设计依据。

A Simulation Analysis Method and System for Solar Height Angle of Satellite Subsatellite Point

【技术实现步骤摘要】
一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统
本专利技术涉及卫星应用
，具体涉及一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统。
技术介绍
光学遥感卫星已经广泛应用于国土资源管理、环境监测、土地利用、城市规划和应急救灾等领域，它一般通过搭载一台或多台高分辨率的对地观测空间相机来获取遥感图像。地面摄影点太阳高度角是空间相机参数在轨调整的重要依据，其准确性直接影响到相机参数调整的正确与否。对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。现有的太阳高度角计算方法一般是基于地面摄影点的纬度、成像时刻的太阳赤纬角和太阳时角，依据三角函数关系公式计算获取。这种方法的缺点是太阳赤纬角和太阳时角都是依据经验公式计算，未考虑太阳位置的实时变化，计算结果与实际值会存在偏差，导致太阳高度角计算结果的准确度不高。现有的光学遥感卫星太阳高度角的获取方法中，在太阳高度角计算公式中要使用依据经验公式获取的太阳赤纬角和太阳时角，未考虑太阳位置的实时变化，致使计算出来的太阳高度角存在精度误差，从而导致不能给空间相机参数调整提供准确的输入。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本专利技术实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，包括：生成仿真场景；在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；建立航天器质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点为卫星星下点；建立所述卫星星下点的第二矢量，所述第二矢量为对应于所述卫星星下点的太阳光矢量；建立所述第一矢量和所述第二矢量的矢量夹角；根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角。进一步地，所述根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角，具体包括：在成像区域为阳照区内，根据所述初始轨道根数由STK轨道动力学模型外推t时刻的轨道根数，得到惯性坐标系下t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量；根据t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量得到t时刻的所述矢量夹角；根据t时刻的所述矢量夹角得到t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。进一步地，所述t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角的表达式为：其中，α(t)表示t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角，θ(t)表示t时刻的所述矢量夹角，pi表示圆周率。进一步地，所述方法还包括：选定卫星成像时段，在所述卫星成像时段内，根据预设的采样周期，获取每个采样时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。第二方面，本专利技术实施例提供一种卫星星下点太阳高度角仿真分析系统，包括用于生成仿真场景的仿真场景生成模块，还包括：航天器轨道建立模块，用于在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；第一矢量建立模块，用于建立航天器质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点即为卫星星下点；第二矢量建立模块，用于建立所述卫星星下点的第二矢量，所述第二矢量为对应于所述卫星星下点的太阳光矢量；矢量夹角建立模块，用于建立所述第一矢量和所述第二矢量的矢量夹角；太阳高度角获取模块，用于根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角。进一步地，所述太阳高度角获取模块具体用于：在成像区域为阳照区内，根据所述初始轨道根数由STK轨道动力学模型外推t时刻的轨道根数，得到惯性坐标系下t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量；根据t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量得到t时刻的所述矢量夹角；根据t时刻的所述矢量夹角得到t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。进一步地，所述t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角的表达式为：其中，α(t)表示t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角，θ(t)表示t时刻的所述矢量夹角，pi表示圆周率。进一步地，所述太阳高度角获取模块还用于：选定卫星成像时段，在所述卫星成像时段内，根据预设的采样周期，获取每个采样时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法及系统，通过获取卫星质心至地心的矢量与太阳光矢量的矢量夹角，进而根据矢量夹角获取卫星星下点的太阳高度角，实现了对卫星运行过程中太阳高度角进行仿真、分析和计算，解决了摄影点位置和太阳位置两者随卫星运行的变化问题，提高了太阳高度角计算的精度，从而为卫星设计阶段和工厂测试阶段空间相机的参数调整提供有效设计依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法中太阳高度角计算原理示意图；图3是本专利技术实施例提供的卫星星下点太阳高度角仿真分析系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术实施例提供的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法中太阳高度角计算原理示意图。如图1、图2所示，所述方法包括：步骤101、生成仿真场景；本专利技术实施例可以采用STK(卫星仿真工具包)进行卫星星下点太阳高度角仿真分析，也可以采用其他的仿真工具，本专利技术实施例以STK为例进行介绍。打开STK软件后，点击工具栏上的File-New，生成一个仿真场景。步骤102、在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；本步骤中要建立航天器轨道，其具体过程如下：a.点击工具栏上的Insert-New，在打开的窗口中选择Satellite，生成一个新航天器。在打开的窗口中选择Cancel；b.在左侧的ObjectBrowser栏中双击刚生成的航天器，打开属性设置窗口；c.在属性设置窗口中点击Basic-Orbit，打开轨道设置界面，填入航天器轨道参数，设置航天器的初始轨道根数。点击OK关闭窗口；d.此时在2DGraphics界面中即可看到刚刚建立的航天器轨道。其中，轨道根数(或称轨道要素或轨道参数)是用来描述天体在其轨道运行状态的一组参数。通常情况下指的是用经典万有引力定律描述天体按圆锥曲线运动时所必需的6个参数。步骤103、建立航天器(卫星)质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点为卫星星下点；在左侧的ObjectBrowser栏中双击刚生成的航天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，包括生成仿真场景，其特征在于，还包括：在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；建立航天器质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点为卫星星下点；建立所述卫星星下点的第二矢量，所述第二矢量为对应于所述卫星星下点的太阳光矢量；建立所述第一矢量和所述第二矢量的矢量夹角；根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角。

【技术特征摘要】
1.一种卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，包括生成仿真场景，其特征在于，还包括：在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；建立航天器质心至地心的第一矢量，所述第一矢量与地表的交点为卫星星下点；建立所述卫星星下点的第二矢量，所述第二矢量为对应于所述卫星星下点的太阳光矢量；建立所述第一矢量和所述第二矢量的矢量夹角；根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角。2.根据权利要求1所述的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，其特征在于，所述根据所述矢量夹角获取所述卫星星下点的太阳高度角，具体包括：在成像区域为阳照区内，根据所述初始轨道根数由STK轨道动力学模型外推t时刻的轨道根数，得到惯性坐标系下t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量；根据t时刻的所述第一矢量和所述第二矢量得到t时刻的所述矢量夹角；根据t时刻的所述矢量夹角得到t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。3.根据权利要求2所述的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，其特征在于，所述t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角的表达式为：其中，α(t)表示t时刻的所述卫星星下点的太阳高度角，θ(t)表示t时刻的所述矢量夹角，pi表示圆周率。4.根据权利要求2或3所述的卫星星下点太阳高度角仿真分析方法，其特征在于，所述方法还包括：选定卫星成像时段，在所述卫星成像时段内，根据预设的采样周期，获取每个采样时刻的所述卫星星下点的太阳高度角。5.一种卫星星下点太阳高度角仿真分析系统，包括用于生成仿真场景的仿真场景生成模块，其特征在于，还包括：航天器轨道建立模块，用于在所述仿真场景中生成航天器，并设置所述航天器的初始轨道根数；第一矢量建立模块，用于建立航天器质心至地心的第一矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄群东，杨佳文，杨炜平，孔飞飞，
申请(专利权)人：北京千乘探索科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11