【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间飞行器观测领域，尤其是一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划方法。
技术介绍
1、星载光学敏感器进行空间观测时，受到各种杂散光影响，其中地球和大气反照形成的地气光是一个重要影响因素。空间飞行器在轨飞行时，以一定的角度对地球某一典型地貌的切线方向进行临边在轨观测，可在轨验证星载光学敏感器的空间观测能力。空间飞行器在轨高速飞行，典型地貌点随地球自转，因此，需要研究一种规划方法，规划出何时采用何种指令姿态能利用星载光学敏感器对地球某一典型地貌进行在轨临边观测。
技术实现思路
1、本专利技术公开一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划方法，用以解决已知规划开始时刻及此时空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下位置速度、指定典型地貌点的经度和地理纬度，规划出何时采用何种指令姿态可对指定典型地貌点进行在轨临边观测的问题。
2、第一方面，本专利技术公开一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划方法，包括：
3、根据指定典型地貌点的地理位置信息，确定指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量；
4、根据当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，确定当前时刻地心赤道旋转坐标系下空间飞行器位置和速度的单位矢量，以及太阳位置的单位矢量；
5、根据所述当前时刻空间飞行器、太阳在赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角与期望地心夹角的偏差；根据当前时刻太阳以及指
6、根据空间飞行器地心赤道旋转坐标系下位置和速度的单位矢量，指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定临边观测所需采用的轨道坐标系姿态角，完成对典型地貌在轨临边观测。
7、在一个具体实施方式中，根据指定典型地貌点的地理位置信息，确定指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，具体包括：
8、按如下方式确定指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量：
9、
10、其中，λl为指定典型地貌点的经度，单位rad；为指定典型地貌点的地心纬度，单位rad，计算公式为：
11、
12、其中，为地球的扁率；为指定典型地貌点的地理纬度，单位rad。
13、在一个具体实施方式中，根据当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，确定当前时刻地心赤道旋转坐标系下空间飞行器位置和速度的单位矢量，以及太阳位置的单位矢量；具体包括：
14、计算当前时刻地心赤道旋转坐标系下空间飞行器位置和速度的单位矢量re,p、ve,p及太阳位置的单位矢量re,s
15、
16、其中，符号|| ||为向量模值；ri,p、vi,p为当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，初值为规划开始时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，单位分别为m和m/s；ri,s为当前时刻太阳在j2000地心赤道惯性坐标系下位置的单位矢量，单位m；fei为j2000地心赤道惯性坐标系至地心赤道旋转坐标系下的转换矩阵。
17、在一个具体实施方式中，根据所述当前时刻空间飞行器、太阳在赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角与期望地心夹角的偏差；根据当前时刻太阳以及指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻太阳方向矢量与指定典型地貌点的地心夹角，根据所述实际地心夹角与期望地心夹角的偏差，以及所述地心夹角，确定临边观测时刻及观测位置；具体包括：
18、计算当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的期望地心夹角θpl
19、
20、其中，h＝100000为地球临边高度，单位m；re＝6378137为地球平均半径，单位m；||ri,p||为当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下位置的模值，单位m；
21、计算当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角
22、
23、其中，符号·为向量点乘；re,p、re,s分别为当前时刻空间飞行器、太阳在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量；
24、计算当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角与期望地心夹角的偏差，
25、
26、计算当前时刻太阳方向矢量与指定典型地貌点的地心夹角θsl
27、θsl＝acos(re,s·re,l) (10)
28、其中，符号·为向量点乘；re,s为当前时刻太阳在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量；re,l为指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量；
29、若且达到极小值，且则认为此时空间飞行器的位置为地球临边观测位置，当前时刻为观测时刻；否则，当前时刻已规划完毕，需将当前时刻作为上一时刻，重新计算当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置速度。
30、在一个具体实施方式中，根据空间飞行器地心赤道旋转坐标系下位置和速度的单位矢量，指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定临边观测所需采用的轨道坐标系姿态角，完成对典型地貌在轨临边观测，具体包括：
31、临边观测所需采用的轨道坐标系俯仰角θo为
32、θo＝-θpl+θearthlim (11)
33、其中，θearthlim为星载光学敏感器地气光遮蔽角，取
34、临边观测所需采用的轨道坐标系偏航角ψo为：
35、
36、其中，符号·为向量点乘；he为空间飞行器轨道面在地心赤道旋转坐标系下的单位法向量；he,pl为空间飞行器临边观测面在地心赤道旋转坐标系下的单位法向量；re,l为指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下的位置。
37、第二方面，本专利技术公开一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划系统,包括：
38、定位单元，用于根据指定典型地貌点的地理位置信息，确定指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量；
39、确定单元，用于根据当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，确定当前时刻地心赤道旋转坐标系下空间飞行器位置和速度的单位矢量，以及太阳位置的单位矢量；
40、规划单元，用于根据所述当前时刻空间飞行器、太阳在赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角与期望地心夹角的偏差；根据当前时刻太阳以及指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划方法,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据指定典型地貌点的地理位置信息，确定指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前时刻空间飞行器在J2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，确定当前时刻地心赤道旋转坐标系下空间飞行器位置和速度的单位矢量，以及太阳位置的单位矢量；具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述当前时刻空间飞行器、太阳在赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角与期望地心夹角的偏差；根据当前时刻太阳以及指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻太阳方向矢量与指定典型地貌点的地心夹角，根据所述实际地心夹角与期望地心夹角的偏差，以及所述地心夹角，确定临边观测时刻及观测位置；具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据空间飞行器地心赤道旋转坐标系下位置和速度的单位矢量，指定典型地貌点在
6.一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划系统,其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
9.一种计算装置，其特征在于，包括至少一个处理器以及至少一个存储器，其中，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器，用于读取存储器中的计算机程序，执行权利要求1～5任一权利要求所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1～5任一权利要求所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种空间飞行器对典型地貌在轨临边观测的规划方法,其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据指定典型地貌点的地理位置信息，确定指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前时刻空间飞行器在j2000地心赤道惯性坐标系下的位置和速度，确定当前时刻地心赤道旋转坐标系下空间飞行器位置和速度的单位矢量，以及太阳位置的单位矢量；具体包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述当前时刻空间飞行器、太阳在赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻空间飞行器与指定典型地貌点的实际地心夹角与期望地心夹角的偏差；根据当前时刻太阳以及指定典型地貌点在地心赤道旋转坐标系下位置的单位矢量，确定当前时刻太阳方向矢量与指定典型地貌点的地心夹角，根据所述实际地心夹角与期望地心夹角的偏差，以及所述地心夹角，确定临边观测...
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪涛，陈勤，黄兴宏，石凯宇，闫捷，白伟杰，王楠，李思萌，
申请(专利权)人：北京电子工程总体研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。