專利名稱：一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天測量與控制應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法，適用于地球資源衛(wèi)星及遙感衛(wèi)星在飛行過程中的對地掃描區(qū)域計算。
背景技術(shù)：
隨著我國空間對地觀測技術(shù)的迅猛發(fā)展，衛(wèi)星對地掃描計算技術(shù)的時效性和準(zhǔn)確性的需求也日益明顯。地球資源衛(wèi)星及遙感衛(wèi)星以一定帶寬對地面進(jìn)行掃描，由于衛(wèi)星軌道有一定傾角，造成其掃描帶也有一定傾角，計算衛(wèi)星實時掃描區(qū)域并不方便。需要給出一種快速精度高的衛(wèi)星對地掃描區(qū)域計算方法
發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法，依據(jù)空間幾何關(guān)系給出了衛(wèi)星對地掃描區(qū)域計算的方程，并得到了該方程的分析解，與數(shù)值方法相比，在計算效率上分析法遠(yuǎn)優(yōu)于數(shù)值法。該結(jié)果可用于地球資源衛(wèi)星及遙感衛(wèi)星對地觀測的計算中。技術(shù)方案一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法，其特征在于以地固系為參考坐標(biāo)系，衛(wèi)星某一時刻的位置向量為W = (Xci, Y0, Z0),速度向量為V = (Vx, Vy, Vz);衛(wèi)星掃描面與地球表面交線的兩個端點的坐標(biāo)統(tǒng)一記為a = (X, y, z);具體步驟如下步驟I確定地球表面點滿足的方程衛(wèi)星對地掃描面與地球表面交線的兩個端點滿足方程x2+y2 + ^2=R2e.步驟2 :計算衛(wèi)星指向地心的向量與衛(wèi)星指向掃描端點的向量的夾角Θxx0 + yy0 +zz0 -r1 -rxcos(沒)x^jr2 +R2e -2(xx0 +yy0 +zz0)
j步驟3 :根據(jù)衛(wèi)星對地兩個掃描端點與衛(wèi)星飛行方向垂直時的關(guān)系式vx (X-X0)+vy (y-y0)+vz (Z-Z0) = O，結(jié)合步驟I和步驟2，得到表達(dá)衛(wèi)星對地掃描區(qū)域方程，求解衛(wèi)星對地掃描區(qū)域方程得到衛(wèi)星對地掃描坐標(biāo)點
X2 + J2 +Z2=R2e<xx0 + yy0 + zz0=廠2 -rxcos(0)x^jr2 +i e2 -2(xx0 + yy0 +zz0)
Vx (X-X0)+ Vy (J-J0) +Vz (Z-Z0) =0其中疋是地球平均半徑，r =表示地心距，Θ是衛(wèi)星的最大側(cè)擺角；循環(huán)重復(fù)步驟I 步驟3，得到衛(wèi)星實時對地掃描的區(qū)域。
有益效果本發(fā)明提出的一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法，與傳統(tǒng)計算方法相比，本發(fā)明方法有如下特點(I)基于空間幾何關(guān)系給出衛(wèi)星對地觀測方程。該方法從幾何觀測出發(fā)，給出衛(wèi)星對地觀測所滿足的方程組，而且適應(yīng)衛(wèi)星側(cè)擺時對地觀測的需求。(2)給出分析法的解的表達(dá)式。根據(jù)觀測方程給出衛(wèi)星對地觀測的分析解。(3)衛(wèi)星對地實時觀測計算效率及精度高。一般的數(shù)值法計算速度慢，不能很好滿足衛(wèi)星對地觀測的時效性，分析解的弓I入很好的解決了時效性問題。



圖I :衛(wèi)星與地球空間幾何關(guān)系示意2 :v3與衛(wèi)星運動同向示意3 :v3與衛(wèi)星運動反向示意圖
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述衛(wèi)星對地掃描區(qū)域計算的方程我們?nèi)⒖甲鴺?biāo)系為地固系,設(shè)衛(wèi)星某一時刻的位置向量為w = (Xtl, y0, Ztl),速度向量為V = (vx, vy, Vz)。衛(wèi)星掃描面與地球表面交線的兩個端點的坐標(biāo)統(tǒng)一記為a = (X,y，z)。衛(wèi)星與地球的空間幾何關(guān)系如圖I。要計算出點a，它需要滿足下列方程兩個端點都在地球表面，可得x2+y2 + z2 =R1e端點與衛(wèi)星連線和衛(wèi)星與地心連線間夾角為Θ，可得χχ0 + yy0 + zz0 =r2 -rXCOS(P)X^Jr2 +R2e -2(xx0 +yy0 + zz0)兩個端點連線同衛(wèi)星前進(jìn)方向垂直，可得vx (x-x0) +vy (y-y0) +vz (z_z0) = O即需滿足以下方程組
'X2 +y2 +Z2=R2e<xx0 + yy0 +zz0= r2 -rxcos(沒)X^jr2 +R2e -2(xx0 + yy0 + zz0)
vx(x - x0) + vy(y - y0) + vz(z - Z0) =0上式中，&是地球平均半徑，表示地心距，Θ是衛(wèi)星的最大側(cè)擺角。衛(wèi)星對地掃描區(qū)域計算的數(shù)值解法上述方程是一個非線性方程組，它的數(shù)值解法有多種，有梯度法[1]，擬牛頓法以及最小二乘解的廣義擬法等方法，這里以梯度法為例。設(shè)非線性方程組為fi (X1, X2, I, Xn) = Θ，i = 1,2, L, η定義目標(biāo)函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法，其特征在于以地固系為參考坐標(biāo)系， 衛(wèi)星某一時刻的位置向量為W = (X。，yQ, Ztl),速度向量為V = (vx, Vy, Vz);衛(wèi)星掃描面 與地球表面交線的兩個端點的坐標(biāo)統(tǒng)一記為a = (X, y, z);具體步驟如下 步驟I確定地球表面點滿足的方程衛(wèi)星對地掃描面與地球表面交線的兩個端點滿足方程
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲得衛(wèi)星實時對地掃描區(qū)域的方法，依據(jù)空間幾何關(guān)系給出了衛(wèi)星對地掃描區(qū)域計算的方程，并得到了該方程的分析解，與數(shù)值方法相比，在計算效率上分析法遠(yuǎn)優(yōu)于數(shù)值法。該結(jié)果可用于地球資源衛(wèi)星及遙感衛(wèi)星對地觀測的計算中。與傳統(tǒng)計算方法相比，本發(fā)明方法有如下特點1、基于空間幾何關(guān)系給出衛(wèi)星對地觀測方程。該方法從幾何觀測出發(fā)，給出衛(wèi)星對地觀測所滿足的方程組，而且適應(yīng)衛(wèi)星側(cè)擺時對地觀測的需求。2、給出分析法的解的表達(dá)式。根據(jù)觀測方程給出衛(wèi)星對地觀測的分析解。3、衛(wèi)星對地實時觀測計算效率及精度高。一般的數(shù)值法計算速度慢，不能很好滿足衛(wèi)星對地觀測的時效性，分析解的引入很好的解決了時效性問題。
文檔編號G06F19/00GK102682201SQ201210131228
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者杜凱, 靳忠濤, 馬鵬斌 申請人:中國西安衛(wèi)星測控中心