[发明专利]基于卫星姿态角的地面目标点位置的计算方法

摘要

一种基于卫星姿态角的地面目标点位置的计算方法，已知J2000坐标系下航天器某一时刻的位置速度矢量r_J2000和速度矢量航天器的姿态角求航天器传感器指向矢量和地面目标点坐标。根据卫星姿态旋转过程和姿态旋转角求得卫星在轨道坐标系中的位置矢量；根据卫星在地心J2000惯性坐标系中的位置速度矢量和速度矢量求出轨道坐标系到地心J2000惯性坐标系的转换矩阵C；用转换矩阵C将卫星在轨道坐标系中的位置矢量转换至地心J2000惯性坐标系中的位置矢量；将卫星在地心J2000惯性坐标系中的位置矢量转换至地固坐标系中的矢量；根据卫星在地固坐标系中的矢量和卫星质点坐标求得地面目标点坐标。

主权项

1.基于卫星姿态角的地面目标点位置的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据卫星姿态旋转过程和姿态旋转角求得卫星在轨道坐标系中的位置矢量；(2)根据卫星在地心J2000惯性坐标系中的位置速度矢量和速度矢量求出轨道坐标系到地心J2000惯性坐标系的转换矩阵C；(3)用转换矩阵C将卫星在轨道坐标系中的位置矢量转换至地心J2000惯性坐标系中的位置矢量；(4)将卫星在地心J2000惯性坐标系中的位置矢量转换至地固坐标系中的矢量；(5)根据卫星在地固坐标系中的矢量和卫星质点坐标求得地面目标点坐标；其中地面目标点需要满足以下三个条件：(a)地面目标点在方向为卫星相机的视线矢量，且过卫星质点的直线上；(b)地面目标点为地球上的点；(c)地面目标点位于卫星质点到地心的矢量和卫星指向地固坐标系中的矢量相交的平面内；步骤(5)具体包括以下步骤：(501)由地面目标点满足的三个条件对应得到三个方程：i(x‑X₀)+j(y‑Y₀)+k(z‑Z₀)＝0；式中，i为卫星在地固坐标系中x轴的方向矢量，j为卫星在地固坐标系中y轴的方向矢量，k为卫星在地固坐标系中z轴的方向矢量；X₀为卫星质点x轴的坐标，Y₀为卫星质点y轴的坐标，Z₀为卫星质点z轴的坐标；x为地面目标点x轴的坐标，y为地面目标点y轴的坐标，z为地面目标点z轴的坐标；式中,R₁为地球赤道半径，R₂为地球赤道极半径；Ax+By+Cz＝0；式中，A分别为卫星质点到地心的矢量和卫星指向地固坐标系中的矢量相交的平面的法向量在x轴的方向矢量，B为卫星质点到地心的矢量和卫星指向地固坐标系中的矢量相交的平面的法向量在y轴的方向矢量，C为卫星质点到地心的矢量和卫星指向地固坐标系中的矢量相交的平面的法向量在z轴的方向矢量；式中，(502)求解以上三个条件组成的三元二次方程，解得地面目标点的坐标为：x＝e+fz，y＝g+hz，式中，完成基于卫星姿态角的地面目标点位置的计算。