[发明专利]雷达卫星对目标观测自主启动触发方法和系统

权利要求书

1.一种雷达卫星对目标观测自主启动触发方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将目标地理经纬度转化为地固系位置；

步骤S2：计算卫星与目标点地距离矢量在地固坐标系下的分量；

步骤S3：计算卫星与目标点地距离矢量在卫星天线坐标系下的分量；

步骤S4：结合距离矢量大小，计算目标下视角角度，判断是否对目标访问；

步骤S5：计算目标过境时刻和下视角大小；

所述步骤S1包括：

在计算目标地理位置时，地球椭球面模型采用如下公式：

其中，r为目标在地固系下的位置矢量，rx,ry,rz分别表示在地固系下的X方向、Y方向、Z方向的位置矢量，I为目标的地理经度，μ为目标的地理纬度，h为目标的水平地高，λ_s和r_s由以下公式表示：

λ_s＝arctan((1-f)²tanα·S)

其中，f为地球椭率，R为地球赤道半径；

所述步骤S2包括：

读取GPS数据中当前星时后的时刻T目标在地固系下的位置r_T：

对卫星和目标站进行矢量作差，求出卫星至目标的距离矢量dr_d：

所述步骤S3包括：

根据卫星轨道参数和时刻信息，计算地固系至卫星天线坐标系的转化矩阵：

C_EF＝C_a,O*C_O,I*INV(C′_I,EF*C_I,EF)*C′_I,EF

其中，C_I,EF为J2000地心惯性坐标系到地固坐标系的变换矩阵；C′_I,EF为C_I,EF的逆矩阵；INV为矩阵的伪逆函数；C_O,I为J2000地心惯性坐标系到轨道坐标系的变换矩阵；C_a,O为轨道坐标系到卫星天线坐标系的变换矩阵；

计算在卫星天线坐标系下的目标与卫星距离矢量dr_b：

所述步骤S4包括：

通过每秒计算dr_b，若上一秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的X方向分量rx_b,t-1满足rx_b,t-1≥0,而当前秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的X方向分量rx_b,t满足rx_b,t＜0,且dr_b的模|dr_b|小于给定值，则判定通过目标，记卫星访问时刻t_b,t0为：

计算卫星访问时刻的下视角θ_b,t0：

其中，ry_b,t-1、rz_b,t-1分别为上一秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的Y、Z方向分量，ry_b,t、rz_b,t分别为当前秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的Y、Z方向分量；

所述步骤S5包括：

判断下视角范围是否符合要求：θ_b,t0在载荷下视角范围内[θ_minθ_max]，则输出t_b,t0和θ_b,t0，从而触发对目标的观测启动，卫星下视角为θ_b,t0，卫星访问时刻为t_b,t0。

2.一种雷达卫星对目标观测自主启动触发系统，其特征在于，包括：

模块M1：将目标地理经纬度转化为地固系位置；

模块M2：计算卫星与目标点地距离矢量在地固坐标系下的分量；

模块M3：计算卫星与目标点地距离矢量在卫星天线坐标系下的分量；

模块M4：结合距离矢量大小，计算目标下视角角度，判断是否对目标访问；

模块M5：计算目标过境时刻和下视角大小；

所述模块M1包括：

在计算目标地理位置时，地球椭球面模型采用如下公式：

其中，r为目标在地固系下的位置矢量，rx,ry,rz分别表示在地固系下的X方向、Y方向、Z方向的位置矢量，I为目标的地理经度，μ为目标的地理纬度，h为目标的水平地高，λ_s和r_s由以下公式表示：

λ_s＝arctan((1-f)²tanμ)

其中，f为地球椭率，R为地球赤道半径；

所述模块M2包括：

读取GPS数据中当前星时后的时刻T目标在地固系下的位置r_T：

对卫星和目标站进行矢量作差，求出卫星至目标的距离矢量dr_d：

所述模块M3包括：

根据卫星轨道参数和时刻信息，计算地固系至卫星天线坐标系的转化矩阵：

C_EF＝C_a,O*C_O,I*INV(C′_I,EF*C_I,EF)*C′_I,EF

其中，C_I,EF为J2000地心惯性坐标系到地固坐标系的变换矩阵；C′_I,EF为C_I,EF的逆矩阵；INV为矩阵的伪逆函数；C_O,I为J2000地心惯性坐标系到轨道坐标系的变换矩阵；C_a,O为轨道坐标系到卫星天线坐标系的变换矩阵；

计算在卫星天线坐标系下的目标与卫星距离矢量dr_b：

所述模块M4包括：

通过每秒计算dr_b，若上一秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的X方向分量rx_b,t-1满足rx_b,t-1≥0,而当前秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的X方向分量rx_b,t满足rx_b,t＜0,且dr_b的模|dr_b|小于给定值，则判定通过目标，记卫星访问时刻t_b,t0为：

计算卫星访问时刻的下视角θ_b,t0：

其中，ry_b,t-1、rz_b,t-1分别为上一秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的Y、Z方向分量，ry_b,t、rz_b,t分别为当前秒的卫星天线坐标系下的距离矢量的Y、Z方向分量；

所述模块M5包括：

判断下视角范围是否符合要求：θ_b,t0在载荷下视角范围内[θ_minθ_max]，则输出t_b,t0和θ_b,t0，从而触发对目标的观测启动，卫星下视角为θ_b,t0，卫星访问时刻为t_b,t0。