[发明专利]一种遥感卫星TDICCD相机积分时间星上优化计算方法

权利要求书

1.一种遥感卫星TDICCD相机积分时间星上优化计算方法，其特征在于步骤如下：

(1)设一次成像任务需要计算N组积分时间，每组需要计算M片CCD的积分时间；根据相 机在卫星上安装位置，计算得到每片CCD从相机坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵，并将 该矩阵作为常量P_k存储到星载计算机的内存中，其中k＝1.....M；

(2)根据卫星轨道数据、卫星姿态数据以及相机参数数据计算得到第1组第1片CCD的积 分时间；

(3)利用相邻CCD积分时间计算存在很多相同中间量的特性，将第1组第1片CCD积分时 间计算的中间量进行保存；

(4)利用步骤(1)的常量P_k和步骤(3)得到的中间计算结果优化计算第1组剩余的M-1片 CCD的积分时间；

(5)返回步骤(2)，重复步骤(2)到步骤(4)，计算剩余N-1组的积分时间值。

2.根据权利要求1所述的一种遥感卫星TDICCD相机积分时间星上优化计算方法，其特 征在于：步骤(2)中计算第1组第1片CCD的积分时间的步骤如下：

(21)根据第1组星时T计算地固系和惯性系间的转换矩阵：

LECI,ECF=Rz(ζA)Ry(-θA)Rz(zA)Rz(-S‾G)]]>

其中Rz(ζA)=cosζAsinζA0-sinζAcosζA0001,Ry(-θA)=cos(-θA)0-sin(-θA)010sin(-θA)0cos(-θA),]]>Rz(zA)=cos zAsin zA0-sin zAcos zA0001,Rz(-S‾G)=cos(-S‾G)sin(-S‾G)0-sin(-S‾G)cos(-S‾G)0001;]]>ζ_A,z_A,θ_A为岁差参数； 为格林尼治平恒星时；L_ECI,ECF为地固系到惯性系转换矩阵；L_ECF,ECI为惯性系到地固系转 换矩阵，其值等于L_ECI,ECF的转置；

ζ_A,z_A,θ_A,四个参数的计算方法为：

ζA=2306′′.2181t+0′′.30188t2+0′′.017998t3zA=2306′′.2181t+1′′.09468t2+0′′.018203t3θA=2004′′.3109t-0′′.42665t2-0′′.041833t3S‾G=18h.6973746+879000h.0513367t+0s.093104t2-6s.2×10-6t3;]]>

其中JD(T)是卫星星时T对应的儒略日，JD(J2000.0)＝ 2451545.0是历元J2000.0对应的儒略日；

(22)根据轨道位置计算卫星在惯性系下的位置S_ECI和轨道系到惯性系转换矩阵L_ECI,O；

计算卫星惯性系下位置的方法如下：

SECI=xi=r(cos u cosΩ-sin u cos i sinΩ)yi=r(cos u sinΩ+sin u cos i cosΩ)zi=r sin u sin i;]]>

其中为卫星的地心距，a为地球赤道半径，f为卫星轨道的真近点角，e为偏 心率，u＝ω+f为纬度幅角，w为近地点角，Ω为卫星轨道的升交点赤经，i为轨道倾角；(x_i， y_i，z_i)为卫星在惯性系的位置的三轴分量；

计算轨道系到惯性系转换矩阵的方法如下：

LECI,O=Lz(-Ω)Lx(π/2-i)Ly(π/2+u)=-cosΩsin u-sinΩcos i cos u-sinΩsin isinΩcos i sin u-cosΩcos ucosΩcos i cos u-sinΩsin ucosΩsin i-sinΩcos u-cosΩcos i sin ucos u sin i-cos i-sin i sin u;]]>

(23)根据姿态数据计算卫星本体系到轨道系转换矩阵L_O,B，

计算方法如下：

其中为滚动角，θ为俯仰角，ψ为偏航角；卫星采用1-2-3的姿态转序；

(24)根据步骤(21)和步骤(22)的结果计算卫星在地固系下的位置S_ECF：

S_ECF＝L_ECF,ECIS_ECI；

(25)根据步骤(21)、步骤(22)、步骤(23)的结果和步骤(1)中的常量P_k计算地固系下的 视轴矢量V_ECF：

V_ECF＝L_ECF,ECIL_ECI,OL_O,BP₁V_c

其中：V_c为相机系下的视轴矢量，V_c＝{0,0,1}；

(26)根据步骤(24)、步骤(25)的结果计算摄影点位置；所述摄影点为视轴矢量与地球 的交点，根据相机视轴矢量的空间直线方程与地球椭球方程联立得到：

x-XSECFXVECF=y-YSECFYVECF=z-ZSECFZVECFx2+y2a2+z2c2=1;]]>

求解方程得到x、y、z即为摄影点在地固坐标系中的位置；为S_ECF的 三轴分量；为V_ECF的三轴分量；c为地球极半径；

(27)根据步骤(24)、步骤(26)的结果以及星上存储的地理高程数据计算星地斜距h：

h=|SP′|=|SO|cosα+|SO|2cos2α-|SO|2+|OP′|2,]]>

cosα=|SO|2+|SP|2-|OP|22|SO||SP|;]]>

其中|SP′|为修正后的斜距h；其中SO为卫星到地心的距离，SP为卫星到拟摄影点的距 离，OP为地心到拟摄影点的距离，SP'为卫星到摄影点的距离，OP'为地心到摄影点的距离；

(28)根据步骤(22)和步骤(23)的结果、步骤(1)中的常量和姿态数据计算摄影点地速； 根据理论力学原理，相对速度等于绝对速度减去牵连速度，摄影点地速计算方法如下：

v＝ω_e×R-[ω_n×r+(ω_n+ω_s)×H+v_r]＝ω_e×R-ω_n×R-ω_s×H-v_r

v_r是卫星绝对速度的径向分量，ω_e是地球角速度矢量，R是地心到目标点的矢量，H是卫 星到目标点的距离矢量，r是地心指向卫星的矢径，其大小为r，ω_n是轨道角速度矢量，其大 小为p＝a(1-e²)，μ是地球引力常数，p是轨道半通径，e是偏心 率，f是真近点角；ω_s表示卫星的姿态角速度矢量；

(29)根据步骤(27)和步骤(28)的结果、相机的像元尺寸常量D和相机焦距常量F，计算 得到第1组第1片CCD的积分时间；计算方法如下：

t=DF×hv.]]>