專利名稱：敏捷衛(wèi)星成像反向推掃速度失配時(shí)的姿態(tài)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種敏捷衛(wèi)星成像時(shí)的姿態(tài)補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)遙感衛(wèi)星的成像過(guò)程中，由于軌道的運(yùn)動(dòng)、地球的自轉(zhuǎn)、姿態(tài)的機(jī)動(dòng)、相機(jī)工作推掃方式等因素會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)成像點(diǎn)與實(shí)際成像點(diǎn)存在一定的偏差，這種偏差可以用偏流角來(lái)度量。對(duì)于星下點(diǎn)成像模式，偏流角的計(jì)算公式已經(jīng)成熟；對(duì)于偏離星下點(diǎn)成像模式，在 《星載TDI-C⑶推掃相機(jī)的偏流角計(jì)算與補(bǔ)償》(上海航天2006年第6期)一文中袁孝康深入推導(dǎo)了方位偏移和俯仰偏移成像時(shí)相機(jī)的偏流角計(jì)算公式，并提出了采用衛(wèi)星偏航控制補(bǔ)償相機(jī)偏流角的方法，動(dòng)態(tài)地改變TDICCD線陣的配置方向，使其始終與目標(biāo)像移方向一致；在《側(cè)擺攝影偏流角和速高比的計(jì)算模型》(航天器工程第19卷第1期2010年1月) 一文中陳紹龍通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換推導(dǎo)出了衛(wèi)星在星下點(diǎn)、側(cè)擺、俯仰攝影模式下偏流角和速高比的計(jì)算公式，并基于TDICCD遙感衛(wèi)星，提出采用電子學(xué)補(bǔ)償方法進(jìn)行偏流角控制，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞叫D(zhuǎn)像平面，使得像移補(bǔ)償系統(tǒng)移動(dòng)方向和像移方向重合。采用上面兩種方法對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，存在以下問(wèn)題(1)文中所提及的成像模式中，星載遙感器的成像幅寬較小，成像的范圍較小，通常是一個(gè)較小的圓形或矩形區(qū)域，無(wú)法對(duì)區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行有效的覆蓋，成像任務(wù)單一；上述模式下的姿態(tài)補(bǔ)償技術(shù)是基于姿態(tài)對(duì)地指向固定情況下的偏流角姿態(tài)控制，而對(duì)于衛(wèi)星反向推掃成像時(shí)姿態(tài)對(duì)地指向不斷變化情況下的偏流角姿態(tài)補(bǔ)償技術(shù)尚未給出具體的措施。(2)文中假定星下點(diǎn)的移動(dòng)速度與相機(jī)的地表推掃速度匹配一致，偏流角的姿態(tài)補(bǔ)償僅考慮了地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的偏流角問(wèn)題，姿態(tài)補(bǔ)償有很大的局限性上述模式下的姿態(tài)補(bǔ)償方法只適合于星下點(diǎn)移動(dòng)速度與相機(jī)推掃速度一致的情況，即衛(wèi)星沿軌道進(jìn)行推掃的情況，無(wú)法滿足敏捷衛(wèi)星星下點(diǎn)移動(dòng)速度與相機(jī)推掃速度失配時(shí)的情況。而對(duì)于復(fù)雜的成像任務(wù)，如衛(wèi)星繞俯仰軸沿軌道進(jìn)行反向推掃時(shí)(即星下點(diǎn)移動(dòng)方向與相機(jī)推掃方向不一致)，尚未給出偏流角的計(jì)算方法，因此基于偏流角的衛(wèi)星姿態(tài)補(bǔ)償無(wú)法實(shí)現(xiàn)，無(wú)法滿足復(fù)雜成像任務(wù)的需求。隨著遙感衛(wèi)星的快速發(fā)展，出現(xiàn)了姿態(tài)靈活的敏捷衛(wèi)星，這種衛(wèi)星可以根據(jù)成像任務(wù)進(jìn)行姿態(tài)的快速機(jī)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域目標(biāo)成像、連續(xù)條帶成像、多條帶拼接成像和同軌立體成像等多種成像模式。這些成像模式下，衛(wèi)星星下點(diǎn)的移動(dòng)方向與相機(jī)的推掃方向不一致，姿態(tài)對(duì)地指向不斷變化，這將導(dǎo)致星下點(diǎn)移動(dòng)速度與相機(jī)的推掃速度失配，從而產(chǎn)生新的動(dòng)態(tài)偏流角問(wèn)題。對(duì)于敏捷衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)地指向變化情況下的偏流角姿態(tài)補(bǔ)償技術(shù)需要考慮軌道運(yùn)動(dòng)星下點(diǎn)速度、地球自轉(zhuǎn)、相機(jī)推掃速度三個(gè)方面。傳統(tǒng)模式下(星下點(diǎn)移動(dòng)速度與相機(jī)推掃速度匹配一致)的基于偏流角的衛(wèi)星姿態(tài)補(bǔ)償方法已經(jīng)不能適應(yīng)敏捷衛(wèi)星成像時(shí)的姿態(tài)調(diào)整需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于敏捷衛(wèi)星成像中衛(wèi)星進(jìn)行反向推掃模式下偏流角的衛(wèi)星姿態(tài)補(bǔ)償方法，可以不受成像目標(biāo)地理位置和可見(jiàn)時(shí)間窗口的限制，滿足高分辨率衛(wèi)星進(jìn)行區(qū)域目標(biāo)成像的需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)成像目標(biāo)的有效捕獲。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是敏捷衛(wèi)星成像反向推掃速度失配時(shí)的姿態(tài)補(bǔ)償方法，對(duì)于衛(wèi)星在順行軌道東側(cè)或者西側(cè)側(cè)擺θ角后沿軌道運(yùn)動(dòng)方向反向推掃識(shí)角時(shí)， 衛(wèi)星應(yīng)繞本體坐標(biāo)系的偏航軸進(jìn)行偏航控制，偏航角速度的方向與衛(wèi)星本體坐標(biāo)系偏航軸的正方向相同，偏航角控制量β由下式得到
權(quán)利要求
1.敏捷衛(wèi)星成像反向推掃速度失配時(shí)的姿態(tài)補(bǔ)償方法，其特征在于對(duì)于衛(wèi)星在順行軌道東側(cè)或者西側(cè)側(cè)擺θ角后沿軌道運(yùn)動(dòng)方向反向推掃識(shí)角時(shí)，衛(wèi)星應(yīng)繞本體坐標(biāo)系的偏航軸進(jìn)行偏航控制，偏航角速度的方向與衛(wèi)星本體坐標(biāo)系偏航軸的正方向相同，偏航角控制量β由下式得到
全文摘要
敏捷衛(wèi)星成像反向推掃速度失配時(shí)的姿態(tài)補(bǔ)償方法，針對(duì)傳統(tǒng)的成像模式(衛(wèi)星對(duì)地指向固定)中姿態(tài)補(bǔ)償方法的局限性(僅考慮了地球自轉(zhuǎn)而帶來(lái)的偏流作用)，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星反向推掃姿態(tài)對(duì)地指向不斷變化的成像模式(即星下點(diǎn)速度與相機(jī)推掃速度失配的情況，此時(shí)姿態(tài)對(duì)地指向不斷變化)下的偏流角產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，從軌道運(yùn)動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)和相機(jī)推掃速度三個(gè)方面考慮成像的偏流作用，根據(jù)軌道姿態(tài)參數(shù)并結(jié)合偏流角的基本定義，得到了該模式下的偏流角計(jì)算公式，在此基礎(chǔ)上結(jié)合TDICCD成像的基本原理和偏航控制原理給出了衛(wèi)星姿態(tài)補(bǔ)償方法，可以滿足敏捷衛(wèi)星反向推掃的成像需求。
文檔編號(hào)B64G1/24GK102229362SQ20111010940
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者楊芳, 黃群東 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司