[发明专利]一种基于推扫轨迹的敏捷卫星目标分解方法及系统

摘要

本发明公开一种基于推扫轨迹的卫星目标分解方法及系统。方法包括：获取卫星过卫星目标的每个顶点时的过顶侧摆；计算过顶侧摆中的最小侧摆对应的幅宽作为条带宽度；利用条带宽度求解每个推扫轨迹的两个端点；根据每个推扫轨迹的两个端点计算对应条带的边界特征点；利用边界特征点对推扫轨迹进行延展，得到推扫轨迹向量；将推扫轨迹向量和条带宽度代入条带四顶点计算模型，得到条带四顶点坐标；条带四顶点计算模型为利用基于共轭四元数的坐标变换的方法建立的模型，用于计算条带四顶点坐标。本发明的方法及系统，选择卫星过顶时刻最小侧摆对应的幅宽作为条带宽度，从而能够保证条带被完全覆盖，提高了卫星的幅宽的利用率。

主权项

1.一种基于推扫轨迹的卫星目标分解方法，其特征在于，包括：获取卫星过所述卫星目标的每个顶点时的过顶侧摆；计算所述过顶侧摆中的最小侧摆对应的幅宽作为条带宽度；所述条带宽度为将所述卫星目标进行条带划分之后的每个条带的宽度；利用所述条带宽度求解每个所述推扫轨迹的两个端点；根据每个所述推扫轨迹的两个端点计算对应条带的边界特征点；所述边界特征点用于确定所述条带的边界位置；利用所述边界特征点对推扫轨迹进行延展，得到推扫轨迹向量；将所述推扫轨迹向量和所述条带宽度代入条带四顶点计算模型，得到条带四顶点坐标；所述条带四顶点计算模型为利用基于共轭四元数的坐标变换的方法建立的模型，用于计算条带四顶点坐标；所述条带四顶点计算模型的建立过程为：假设推扫轨迹起点的大地经纬坐标为V_s(α_s,β_s,0)，终点的大地经纬坐标为V_e(α_e,β_e,0)，转换至空间直角坐标系下的坐标分别为则依据推扫轨迹起点、终点以及地心唯一确定成像时推扫轨迹所在平面，即轨迹面，所述轨迹面的法向量为V_s为推扫轨迹起点的大地经纬坐标，α_s为推扫轨迹起点的纬度，β_s为推扫轨迹起点的经度，V_e为推扫轨迹终点的大地经纬坐标，α_e为推扫轨迹终点的纬度，β_e为推扫轨迹终点的经度，为推扫轨迹起点在空间直角坐标系内的坐标，x_s为推扫轨迹起点的x轴的坐标，y_s为推扫轨迹起点的y轴的坐标，z_s为推扫轨迹起点的z轴的坐标，为推扫轨迹终点在空间直角坐标系内的坐标，x_e为推扫轨迹终点的x轴的坐标，y_e为推扫轨迹终点的y轴的坐标，z_e为推扫轨迹终点的z轴的坐标；在卫星具有固定的视场角情况下，成像过程中由于视轴对地不断变化，卫星对地幅宽是不断变化的；该模型对单个条带宽度进行固定，为卫星过顶侧摆中的最小侧摆对应的幅宽d，以保证条带被完全覆盖；条带两侧边V_s^‑V_e^‑、V_s⁺V_e⁺分别为平行于轨迹面的平面与球面相交的球面小圆上的一段劣弧，条带两侧边V_s^‑V_e^‑、V_s⁺V_e⁺所在的平行于轨迹面的平面相对轨迹面的距离为：V_s^‑、V_e^‑、V_s⁺和V_e⁺分别为条带的四个顶点，其中V_s^‑和V_s⁺分别为条带起点处的两个顶点，V_e^‑和V_e⁺分别为条带终点处的两个顶点，且V_s^‑与V_e^‑位于条带的同一侧，V_s⁺与V^e+位于条带的同一侧；所述球面为地球的球形面；Re为地球平均半径；条带两端的边V_s^‑V_s⁺、V_e^‑V_e⁺分别为过推扫轨迹起点的与轨迹面垂直的平面与球面相交的球面大圆上的一段劣弧；依据四元数变换确定条带的四顶点，方法如下：条带宽度对应球面大圆弧的圆心角为δ＝d/R,采用基于四元数的坐标变换的方法得到V_s一端的条带顶点的空间直角坐标为其中为Q₁的共轭四元数，其中为三个虚数单位，q₀，q₁，q₂，q₃为实数，且R为球面大圆弧的半径，和分别为条带起点处的两个顶点在空间直角坐标系下的坐标，为推扫轨迹起点在空间直角坐标系下的坐标；同理，得到Ve一端的条带顶点的空间直角坐标为其中为共轭四元数，且和分别为条带终点处的两个顶点在空间直角坐标系下的坐标，为推扫轨迹终点在空间直角坐标系下的坐标；再通过坐标系变换得到条带V_s^‑V_s⁺V_e⁺V_e^‑四顶点的大地经纬坐标；采用该模型，依据推扫轨迹的起点与终点坐标得到条带四顶点坐标，称向量A＝(V_s,V_e)为推扫轨迹向量；当所述卫星目标为区域目标时，需要首先建立分解坐标系，然后在分解坐标系下确定边界特征点，在确定边界特征点之后对条带进行划分。