一種用于空間物體光度分析的光照可視關(guān)系計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于地基光電觀測領(lǐng)域，公開了一種用于空間物體光度分析的光照可視關(guān)系計(jì)算方法，方法包括以下步驟：軌道計(jì)算獲取空間物體的位置和速度矢量；基于位置和速度矢量建立軌道坐標(biāo)系；引入姿態(tài)參量建立空間物體本體坐標(biāo)系；進(jìn)行照明矢量和觀測矢量的計(jì)算。本方法克服了傳統(tǒng)用相位角（空間物體-測站-太陽之間的夾角)來表征空間物體光照可視關(guān)系的不足，將簡化的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)推廣到有外形結(jié)構(gòu)的軌道運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)上，更具體的描述空間物體在空間被太陽照明后被測站設(shè)備觀測的情況，直接服務(wù)于空間物體的光度特性研究。
【專利說明】一種用于空間物體光度分析的光照可視關(guān)系計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地基光電觀測領(lǐng)域，涉及一種用于空間物體光度分析的光照可視關(guān)系 計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間物體在太空中運(yùn)行時(shí)自身并不發(fā)光，地面觀測得到的光度信息主要來自其反 射的太陽光。相對地面觀測者而言，空間物體及主要的照明光源（太陽）都不是靜止不動(dòng) 的，空間物體既有相對于穩(wěn)定軸的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），也有空間位置運(yùn)動(dòng)（繞地球公轉(zhuǎn)）；由 于地球自轉(zhuǎn)和繞太陽公轉(zhuǎn)，太陽相對地面觀測者也有短周期的日變化和長周期的年變化。 復(fù)雜的相對位置變化，帶來了復(fù)雜的光照條件和反射條件變化。
[0003] 在當(dāng)前的空間物體光度特性描述中，經(jīng)常使用相位角（太陽-目標(biāo)-測站的空間 夾角）來表述空間物體的被照明和可視關(guān)系，這樣的描述體系將空間物體的運(yùn)動(dòng)視為質(zhì)點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)，未考慮其自身形狀和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，以及與太陽相對位置的年變化。為了更確切地描述空 間物體的被照明和可視關(guān)系，由其反演、仿真、確定空間物體的姿態(tài)變化，為空間物體的光 度標(biāo)定和特性提取服務(wù)，需要建立一種更精確的光照可視關(guān)系計(jì)算方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本方法克服了傳統(tǒng)用相位角（空間物體-測站-太陽之間的夾角）來表征空間物 體光照可視關(guān)系的不足，將簡化的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)推廣到有外形結(jié)構(gòu)的軌道運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)上， 更具體的描述空間物體在空間被太陽照明后被測站設(shè)備觀測的情況，直接服務(wù)于空間物體 的光度特性研究。
[0005] 所述方法包括以下步驟：
[0006] 步驟一：計(jì)算獲取當(dāng)前歷元真赤道真春分點(diǎn)坐標(biāo)系下的位置、速度矢量F和7
[0007] (1)利用SGP4或SDP4模型進(jìn)行空間物體Tie軌道根數(shù)的外推預(yù)報(bào)計(jì)算，獲取當(dāng)前 歷元軌道坐標(biāo)系下的位置和速度矢量；
[0008] (2)空間物體在當(dāng)前歷元軌道坐標(biāo)系下位置和速度矢量轉(zhuǎn)換至當(dāng)前歷元真赤道真 春分點(diǎn)坐標(biāo)系下的位置、速度矢量和

【權(quán)利要求】
1. 一種用于空間物體光度分析的光照可視關(guān)系計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括 如下步驟： 步驟一：計(jì)算獲取當(dāng)前歷元真赤道真春分點(diǎn)坐標(biāo)系下的位置、速度矢量？和^ 步驟二：基于空間物體的在當(dāng)前歷元真赤道真春分點(diǎn)坐標(biāo)系下的位置和速度矢量建立 軌道坐標(biāo)系； 步驟三：引入姿態(tài)參量建立空間物體本體坐標(biāo)系,構(gòu)造本體坐標(biāo)系與軌道坐標(biāo)系的映 身寸關(guān)系； 步驟四：進(jìn)行照明矢量（太陽-衛(wèi)星矢量）和觀測矢量（測站-衛(wèi)星矢量）的計(jì)算。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照可視關(guān)系計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟一具體包括： 1) 利用SGP4或SDP4模型進(jìn)行空間物體Tie軌道根數(shù)的外推預(yù)報(bào)計(jì)算，獲取當(dāng)前歷元 軌道坐標(biāo)系下的位置和速度矢量； 2) 將空間物體在當(dāng)前歷元軌道坐標(biāo)系下位置和速度矢量轉(zhuǎn)換至當(dāng)前歷元真赤道真春 分點(diǎn)坐標(biāo)系下的位置、速度矢量和

3) 同時(shí)獲取光源（太陽）和測站在此坐標(biāo)系中的位置矢量
和
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照可視關(guān)系計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟二中軌道坐 標(biāo)系的X(I、yci、Zc!軸分別為滾動(dòng)、俯仰和偏航軸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照可視關(guān)系計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟三中姿態(tài)參 量為：空間物體姿態(tài)的三個(gè)歐拉角一偏航角Ψ、俯仰角Θ和滾動(dòng)角φ，用于構(gòu)造本體坐標(biāo) 系與軌道坐標(biāo)系的映射關(guān)系；其中偏航角Ψ表示空間物體滾動(dòng)軸
（指向空間物體速度方 向）在當(dāng)?shù)厮矫嫔系耐队芭c軌道軸的夾角；俯仰角Θ表示物體滾動(dòng)軸
與其在當(dāng)?shù)?br> 水平面上的投影的夾角；滾動(dòng)角f?表示物體俯仰軸Λ與其在當(dāng)?shù)厮矫嫔系耐队暗膴A角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照可視關(guān)系計(jì)算方法，其特征在于，步驟四的具體方法是： 據(jù)步驟三建立的坐標(biāo)映射關(guān)系，將太陽和測站的位置矢量
和
轉(zhuǎn)換至本體坐標(biāo)系下 照明矢量
和觀測矢量
，并轉(zhuǎn)換成的方位角和高度角，由此獲得太陽照射Asm、h sun 和測站Astatim、hstatim表征的可視關(guān)系。
【文檔編號】G06F19/00GK104123461SQ201410350259
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】王建峰 申請人:中國科學(xué)院國家天文臺