CN103644918A - 卫星对月探测数据定位处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星对月探测数据定位处理方法，根据定位处理方法的定位处理，建立对月探测定位坐标转换体系；采集传感器的探测特性数据，并且根据所述传感器的探测特性数据，在定位坐标上建立适用多类型传感器视场的初始观测矢量；根据传感器初始观测矢量，采集传感器安装参数、卫星姿态数据、卫星星历数据，将所述传感器观测矢量从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换处理；基于月固坐标系下的所述传感器的观测矢量，处理得到与月球交点，从而得到探测定位数据，所述探测定位数据是探测位置对应的月球大地坐标。本发明卫星对月探测数据定位处理方法，降低了中间误差的引入，提高解算的精度。

Description

卫星对月探测数据定位处理方法

技术领域

本发明涉及月球大地测量领域，尤其涉及一种卫星对月探测数据定位处理方法。

背景技术

月球探测数据是开展月球科学反演、研究和应用的基础性数据，而这些数据在应用前，须要对其进行定位处理，实现探测数据精确的月球地理坐标编码，即要解决“是什么”问题，先要回答“在哪里”。

目前，随着空间探测技术和遥感技术的发展，卫星平台搭载多类型传感器实现月球复合式、立体式探测

针对同一平台或系统中的多类型传感器的探测数据定位处理，通常多依据载荷类型而研究相应的定位模型，由于研发个体和所建模型的差异，为基于同一平台或系统、同一坐标体系下的探测数据定位结果评价及地面数据处理软件的集成、维护带来很大难度。同时，绕月卫星对月探测定位过程中，为了尽量减少轨道测控误差引入，提高定位精度，一方面要建立严密的月球坐标体系及转换矩阵，另一方面定位模型及解算方法也要适用于多传感器的卫星对月探测数据处理要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种卫星对月探测数据定位处理方法，以解决绕月卫星搭载多类型传感器条件下的数据定位处理计算模型差异大、坐标体系不统一、集成繁琐等问题，提出一种通用的卫星对月探测数据定位模型，方便地面数据处理软件的集成。

为实现上述目的，本发明提供了一种卫星对月探测数据定位处理方法，所述方法包括：

步骤1：根据定位处理方法的定位处理，建立对月探测定位坐标转换体系；

步骤2：采集传感器的探测特性数据，并且根据所述传感器的探测特性数据，在定位坐标上建立适用多类型传感器视场的初始观测矢量；

步骤3：根据传感器初始观测矢量，采集传感器安装参数、卫星姿态数据、卫星星历数据，将所述传感器观测矢量从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换处理；

步骤4：基于月固坐标系下的所述传感器的观测矢量，处理得到与月球交点，从而得到探测定位数据，所述探测定位数据是探测位置对应的月球大地坐标。

进一步的，所述步骤1具体包括：根据所述定位处理构建传感器坐标系到卫星本体坐标系、卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系、卫星轨道坐标系到J2000月心惯性坐标系、J2000月心惯性坐标系到月固坐标系等精确坐标转换关系。

进一步的，所述步骤2具体包括：在传感器焦平面坐标系中，设O为坐标原点，X轴指向卫星飞行方向，Y轴与飞行方向垂直，Z轴与X轴、Y轴构成右手坐标系；其中，F为传感器焦点，点N是传感器圆边界上任意一点，点M是边界上且在Y轴上一点，则在圆边界上任何一点的观测矢量

可由

沿Z轴转θ角得到；

为传感器的初始观测矢量，

设|OF|=f，圆锥截面圆半径|OM|=r，则 $\stackrel{\→}{M}={[0,r,0]}^T,\stackrel{\→}{F}={[\mathrm{0,0},-f]}^T,\stackrel{\→}{\mathrm{FM}}=\stackrel{\→}{M}-\stackrel{\→}{F}={[0,r,f]}^T:$

$\stackrel{\→}{l}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\stackrel{\→}{\mathrm{FM}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ r\\ f\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}r\sin \mathrm{\θ}\\ r\cos \mathrm{\θ}\\ f\end{array}\right]$

归一化则得： $\left\{\begin{array}{c}x=\frac{r}{f}\×\sin \mathrm{\θ}\\ y=\frac{r}{f}\×\cos \mathrm{\θ}\\ z=\frac{f}{f}=1\end{array}\right.,$ 因为 $\frac{r}{f}=\tan \mathrm{\α},$ 则得到 $\left\{\begin{array}{c}x=\tan \mathrm{\α}\×\sin \mathrm{\θ}\\ y=\tan \mathrm{\α}\×\cos \mathrm{\θ}\\ z=1\end{array}\right.---\left(1\right)$

在式(1)中，α为传感器半视场角，θ为传感器观测矢量在0-2π范围内绕Z轴旋转角。

进一步的，所述式(1)中，

其中，N为圆锥截面所选取点数，由传感器类型决定，k＝1...N；当N=1时，式(1)为点探测传感器初始观测矢量各分量值；当N=2时，式(1)为线阵推扫式相机初始观测矢量各分量值；当N=4时，式(1)为框幅式相机初始观测矢量各分量值。

进一步的，所述步骤3具体为：从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换矩阵按照公式T_sen->ecr=T_eci->ecrT_orb->eciT_sat->orbT_sen->sat得到，月心固定坐标系下的观测矢量按照公式

得到；其中，

为传感器坐标系下的传感器初始观测矢量；传感器坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵T_sen-＞sat由安装参数决定；卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系的转换矩阵T_sat-＞orb是根据当前时间的卫星姿态参数得到的，卫星滚动角roll、俯仰角pitch、偏航角yaw构成转换矩阵为 $T_{\mathrm{sat}->\mathrm{orb}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(\mathrm{yaw}\right)& \sin \left(\mathrm{yaw}\right)& 0\\ -\sin \left(\mathrm{yaw}\right)& \cos \left(\mathrm{yaw}\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left(\mathrm{roll}\right)& \sin \left(\mathrm{roll}\right)\\ 0& -\sin \left(\mathrm{roll}\right)& \cos \left(\mathrm{roll}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(\mathrm{pitch}\right)& 0& -\sin \left(\mathrm{pitch}\right)\\ 0& 1& 0\\ \sin \left(\mathrm{pitch}\right)& 0& \cos \left(\mathrm{pitch}\right)\end{array}\right];$ 卫星轨道坐标系到J2000月心惯性坐标系的转换矩阵T_orb-＞eci是由当前卫星星历得到，卫星星历信息包括了卫星位置矢量和卫星速度矢量；J2000月心惯性坐标系到月心固定坐标系的转换矩阵T_eci-＞ecr是基于国际天文学会(IAU)给出的标准建立。

进一步的，所述步骤4具体包括：根据步骤3得到月固坐标系下的观测矢量和卫星位置矢量

记 $\stackrel{\→}{{\mathrm{los}}_{\mathrm{ecr}}}=\left[\begin{array}{c}{l}_1\\ l_2\\ l_3\end{array}\right],\stackrel{\→}{s_{\mathrm{ecr}}}=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right];$ 其中，卫星质心S、月心质心O，F是卫星星下点，P是传感器中心在月面上的投影，

为月心固定坐标系下观测矢量；

表示月心固定坐标系下的卫星位置矢量；α是传感器的半视场角，是卫星侧摆角，E₁、E₂是观测视线和月面的交点，即传感器对月探测点；设(X，Y，Z)是月固坐标系下直线上任一点的坐标，则传感器观测视线的直线方程可以表示为公式 $\frac{X-s_1}{l_1}=\frac{Y-s_2}{l_2}=\frac{Z-s_3}{l_3}---\left(2\right);$ 月球椭球体方程为公式 ${\left(\frac{X}{a}\right)}^2+{\left(\frac{Y}{a}\right)}^2+{\left(\frac{Z}{b}\right)}^2=1---\left(3\right);$ a为月球椭球体长半轴，b为月球椭球体短半轴；得到一条视线即观测矢量与月球表面的交点的空间直角坐标(X，Y，Z)，取其中离卫星较近的交点，并将该点空间直角坐标(X，Y，Z)转换为月球大地坐标系下的经纬度坐标。

本发明卫星对月探测数据定位处理方法的坐标转换关系建立参考了国际天文学会(IAU)针对月球坐标体系定义的最新标准，降低了中间误差的引入；而卫星对月探测数据定位的月球大地坐标值的解算过程中，本发明引入月球椭球参考模型，以进一步提高解算的精度，同时，基于最小二乘迭代求解获取定位结果，使得定位精度有效提高，在计算时间上也可满足数据实时处理要求。

附图说明

图1是本发明卫星对月探测数据定位处理方法的流程图；

图2是本发明卫星对月探测数据定位处理方法中传感器初始观测矢量建立示意图；

图3是本发明卫星对月探测数据定位处理方法月球定位点解算几何关系示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1所示的本发明卫星对月探测数据定位处理方法的流程图，如图所示，本发明具体包括如下步骤：

步骤101：根据定位处理方法的定位处理，建立对月探测定位坐标转换体系，即对月探测定位坐标系统及其坐标系之间转换关系。

该坐标体系将为定位处理提供坐标基准。本发明方法主要构建了传感器坐标系、卫星本体坐标系、卫星轨道坐标系、J2000月心惯性坐标系、月心固定坐标系及月球大地坐标系等坐标系统。其中传感器坐标系到卫星本体坐标系的转换依赖于传感器在卫星本体坐标系下的安装位置及安装角度；卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系的转换矩阵由卫星的三个姿态角，即俯仰角、滚动角和偏航角决定；卫星轨道坐标系到J2000月心惯性坐标系的转换关系由历元时刻卫星的位置矢量和速度矢量得到；J2000月心惯性坐标系到月固坐标系转换关系基于国际天文学会(IAU)给出的标准建立，由岁差、章动等因素决定，可通过时码信息计算获取；月固坐标系到月球大地坐标系的严格转换关系须依赖于月球椭球参考模型，本发明方法采用了月球椭球参考模型，而非现有的圆球模型。

步骤102：采集传感器的探测特性数据，并且根据所述传感器的探测特性数据，在定位坐标上建立适用多类型传感器视场的初始观测矢量；

在坐标体系框架建立的基础上，如何构建符合多类型传感器探测机理的初始传感器观测矢量是本发明的重点。对各类传感器而言，卫星对月探测定位结果是由其探测单元观测矢量与月面的交点在月球大地坐标系下的坐标值定义。目前在实际应用中，框幅式相机瞬时成像图幅的定位信息用四个角点坐标描述，线阵推扫式相机瞬时成像定位信息用两个端点坐标描述，而SAR或通信天线瞬时探测定位信息则可用视场圆锥投影与月面的多个交点坐标近似描述。由于多点拟合的圆锥截面具有退化特性，在截面上合理选取不同的点数，可以产生框幅式、线阵推扫式、点探测等不同传感器视场类型，从而为建立符合多类型传感器探测机理的初始观测矢量提供了理论依据。

如图2所示的本发明卫星对月探测数据定位处理方法中传感器初始观测矢量建立示意图，在传感器焦平面坐标系中，设O为坐标原点，X轴指向卫星飞行方向，Y轴与飞行方向垂直，Z轴与X轴、Y轴构成右手坐标系。其中，F为传感器焦点，点N是传感器圆边界上任意一点，点M是边界上且在Y轴上一点，则在圆边界上任何一点的观测矢量

可由

沿Z轴转θ角得到。记

为传感器的初始观测矢量，

设|OF|=f，圆锥截面圆半径|OM|=r，则 $\stackrel{\→}{M}={[0,r,0]}^T,\stackrel{\→}{F}={[\mathrm{0,0},-f]}^T,\stackrel{\→}{\mathrm{FM}}=\stackrel{\→}{M}-\stackrel{\→}{F}={[0,r,f]}^T,$ 具体定义如下式：

$\stackrel{\→}{l}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\stackrel{\→}{\mathrm{FM}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ r\\ f\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}r\sin \mathrm{\θ}\\ r\cos \mathrm{\θ}\\ f\end{array}\right]$

归一化则得： $\left\{\begin{array}{c}x=\frac{r}{f}\×\sin \mathrm{\θ}\\ y=\frac{r}{f}\×\cos \mathrm{\θ}\\ z=\frac{f}{f}=1\end{array}\right.$

又 $\frac{r}{f}=\tan \mathrm{\α},$ 则代入上式可得： $\left\{\begin{array}{c}x=\tan \mathrm{\α}\×\sin \mathrm{\θ}\\ y=\tan \mathrm{\α}\×\cos \mathrm{\θ}\\ z=1\end{array}\right.---\left(1\right)$

在式(1)中，α为传感器半视场角，θ为传感器观测矢量在0-2π范围内绕Z轴旋转角，有如下定义：

                                                            (2)

式(2)中，N为圆锥截面所选取点数，由传感器类型决定，k=1...N。

特别的，当N=1时，式1定义了点探测传感器初始观测矢量各分量值；当N=2时，式1定义了线阵推扫式相机初始观测矢量各分量值；当N=4时，式1为框幅式相机初始观测矢量各分量值；N越大，越逼近SAR传感器圆锥视场。

步骤103：根据传感器初始观测矢量，采集传感器安装参数、卫星姿态数据、卫星星历数据，将所述传感器观测矢量从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换处理；

基于公式1建立的传感器初始观测矢量，利用传感器安装参数、卫星姿态、卫星星历等信息，实现传感器观测矢量从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换，具体转换如下：

传感器坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵T_sen-＞sat由安装参数决定，通常认为这种坐标变换是一种基于安装角度的旋转变换及安装位置的平移变换。

卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系的转换矩阵T_sat-＞orb是由当前时间的卫星姿态得到的，卫星滚动角roll、俯仰角pitch、偏航角yaw构成转换矩阵为T_sat-＞orb，即 $T_{\mathrm{sat}->\mathrm{orb}}=$ $\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(\mathrm{yaw}\right)& \sin \left(\mathrm{yaw}\right)& 0\\ -\sin \left(\mathrm{yaw}\right)& \cos \left(\mathrm{yaw}\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left(\mathrm{roll}\right)& \sin \left(\mathrm{roll}\right)\\ 0& -\sin \left(\mathrm{roll}\right)& \cos \left(\mathrm{roll}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(\mathrm{pitch}\right)& 0& -\sin \left(\mathrm{pitch}\right)\\ 0& 1& 0\\ \sin \left(\mathrm{pitch}\right)& 0& \cos \left(\mathrm{pitch}\right)\end{array}\right];$

卫星轨道坐标系到J2000月心惯性坐标系的转换矩阵T_orb-＞eci是由当前卫星星历得到，卫星星历信息包括了卫星位置矢量和卫星速度矢量。

J2000月心惯性坐标系到月心固定坐标系的转换矩阵T_eci-＞ecr是基于国际天文学会(IAU)给出的标准建立，由岁差、章动等因素决定，可通过时码信息计算获取。

于是可以得到从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换矩阵T_sen-＞ecr：

T_sen->ecr=T_eci->ecrT_orb->eciT_sat->orbT_sen->sat

最后计算可得月心固定坐标系下的观测矢量其中，

为传感器坐标系下的传感器初始观测矢量。

步骤104：基于月固坐标系下的所述传感器的观测矢量，处理得到与月球交点，从而得到探测定位数据，所述探测定位数据是探测位置对应的月球大地坐标；

基于月固坐标系下的传感器观测矢量，按照月球椭球参考模型，解算卫星对月探测定位的月球大地坐标值。

如图3所示的本发明卫星对月探测数据定位处理方法月球定位点解算几何关系示意图，卫星质心S、月心质心O，F是卫星星下点，P是传感器中心在月面上的投影，为月心固定坐标系下观测矢量；

表示月心固定坐标系下的卫星位置矢量；α是传感器的半视场角，

是卫星侧摆角，E₁、E₂是观测视线和月面的交点，即传感器对月探测点，该点坐标值可通过联立观测视线和月球椭球体的方程求出。

基于步骤103求解月固坐标系下的观测矢量

和卫星位置矢量记 $\stackrel{\→}{{\mathrm{los}}_{\mathrm{ecr}}}=\left[\begin{array}{c}{l}_1\\ l_2\\ l_3\end{array}\right],\stackrel{\→}{s_{\mathrm{ecr}}}=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right],$ (X，Y，Z)是月固坐标系下直线上任一点的坐标，则传感器观测视线的直线方程可以表示如下：

$\frac{X-s_1}{l_1}=\frac{Y-s_2}{l_2}=\frac{Z-s_3}{l_3}---\left(3\right)$

月球椭球体方程可表达如下：

${\left(\frac{X}{a}\right)}^2+{\left(\frac{Y}{a}\right)}^2+{\left(\frac{Z}{b}\right)}^2=1---\left(4\right)$

式(3)中，a为月球椭球体长半轴，b为月球椭球体短半轴。

联立方程(3)和方程(4)可以求出一条视线即观测矢量与月球表面的交点的空间直角坐标(X，Y，Z)，取其中离卫星较近的交点，并将该点空间直角坐标(X，Y，Z)转换为月球大地坐标系下的经纬度坐标。

根据不同传感器类型定位点个数定义，循环执行步骤104，从而实现传感器对月面点的定位值解算。

本发明卫星对月探测数据定位处理方法的坐标转换关系建立参考了国际天文学会(IAU)针对月球坐标体系定义的最新标准，降低了中间误差的引入；而卫星对月探测数据定位的月球大地坐标值的解算过程中，本发明引入月球椭球参考模型，以进一步提高解算的精度，同时，基于最小二乘迭代求解获取定位结果，使得定位精度有效提高，在计算时间上也可满足数据实时处理要求。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种卫星对月探测数据定位处理方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：根据定位处理方法的定位处理，建立对月探测定位坐标转换体系；

步骤2：采集传感器的探测特性数据，并且根据所述传感器的探测特性数据，在定位坐标上建立适用多类型传感器视场的初始观测矢量；

步骤3：根据传感器初始观测矢量，采集传感器安装参数、卫星姿态数据、卫星星历数据，将所述传感器观测矢量从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换处理；

步骤4：基于月固坐标系下的所述传感器的观测矢量，处理得到与月球交点，从而得到探测定位数据，所述探测定位数据是探测位置对应的月球大地坐标。

2.如权利要求1所述卫星对月探测数据定位处理方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：根据所述定位处理构建传感器坐标系到卫星本体坐标系、卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系、卫星轨道坐标系到J2000月心惯性坐标系、J2000月心惯性坐标系到月固坐标系等精确坐标转换关系。

3.如权利要求1所述卫星对月探测数据定位处理方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：在传感器焦平面坐标系中，设O为坐标原点，X轴指向卫星飞行方向，Y轴与飞行方向垂直，Z轴与X轴、Y轴构成右手坐标系；其中，F为传感器焦点，点N是传感器圆边界上任意一点，点M是边界上且在Y轴上一点，则在圆边界上任何一点的观测矢量

可由

沿Z轴转θ角得到；为传感器的初始观测矢量，

设|OF|=f，圆锥截面圆半径|OM|=r，则 $\stackrel{\→}{M}={[0,r,0]}^T,\stackrel{\→}{F}={[\mathrm{0,0},-f]}^T,\stackrel{\→}{\mathrm{FM}}=\stackrel{\→}{M}-\stackrel{\→}{F}={[0,r,f]}^T:$

$\stackrel{\→}{l}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\stackrel{\→}{\mathrm{FM}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ r\\ f\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}r\sin \mathrm{\θ}\\ r\cos \mathrm{\θ}\\ f\end{array}\right]$

归一化则得： $\left\{\begin{array}{c}x=\frac{r}{f}\×\sin \mathrm{\θ}\\ y=\frac{r}{f}\×\cos \mathrm{\θ}\\ z=\frac{f}{f}=1\end{array}\right.,$ 因为 $\frac{r}{f}=\tan \mathrm{\α},$ 则得到 $\left\{\begin{array}{c}x=\tan \mathrm{\α}\×\sin \mathrm{\θ}\\ y=\tan \mathrm{\α}\×\cos \mathrm{\θ}\\ z=1\end{array}\right.---\left(1\right)$

在式(1)中，α为传感器半视场角，θ为传感器观测矢量在0-2π范围内绕Z轴旋转角。

4.如权利要求3所述卫星对月探测数据定位处理方法，其特征在于，所述式(1)中，其中，N为圆锥截面所选取点数，由传感器类型决定，k=1...N；当N=1时，式(1)为点探测传感器初始观测矢量各分量值；当N=2时，式(1)为线阵推扫式相机初始观测矢量各分量值；当N=4时，式(1)为框幅式相机初始观测矢量各分量值。

5.如权利要求1所述适卫星对月探测数据定位处理方法，其特征在于，所述步骤3具体为：从传感器坐标系到月心固定坐标系的转换矩阵按照公式T_sen->ecr=T_eci->ecrT_orb->eciT_sat->orbT_sen->sat得到，月心固定坐标系下的观测矢量按照公式 $\stackrel{\→}{{\mathrm{los}}_{\mathrm{ecr}}}=T_{\mathrm{sen}->\mathrm{ecr}}\stackrel{\→}{{\mathrm{los}}_{\mathrm{sen}}}$ 得到；

其中，

为传感器坐标系下的传感器初始观测矢量；传感器坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵T_sen-＞sat由安装参数决定；卫星本体坐标系到卫星轨道坐标系的转换矩阵T_sat＞orb是根据当前时间的卫星姿态参数得到的，卫星滚动角roll、俯仰角pitch、偏航角yaw构成转换矩阵为 $T_{\mathrm{sat}->\mathrm{orb}}=\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(\mathrm{yaw}\right)& \sin \left(\mathrm{yaw}\right)& 0\\ -\sin \left(\mathrm{yaw}\right)& \cos \left(\mathrm{yaw}\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \left(\mathrm{roll}\right)& \sin \left(\mathrm{roll}\right)\\ 0& -\sin \left(\mathrm{roll}\right)& \cos \left(\mathrm{roll}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \left(\mathrm{pitch}\right)& 0& -\sin \left(\mathrm{pitch}\right)\\ 0& 1& 0\\ \sin \left(\mathrm{pitch}\right)& 0& \cos \left(\mathrm{pitch}\right)\end{array}\right];$ 卫星轨道坐标系到J2000月心惯性坐标系的转换矩阵T_orb-＞eci是由当前卫星星历得到，卫星星历信息包括了卫星位置矢量和卫星速度矢量；J2000月心惯性坐标系到月心固定坐标系的转换矩阵T_eci-＞ecr是基于国际天文学会(IAU)给出的标准建立。

6.如权利要求5所述卫星对月探测数据定位处理方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：根据步骤3得到月固坐标系下的观测矢量

和卫星位置矢量

记 $\stackrel{\→}{{\mathrm{los}}_{\mathrm{ecr}}}=\left[\begin{array}{c}{l}_1\\ l_2\\ l_3\end{array}\right],\stackrel{\→}{s_{\mathrm{ecr}}}=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right];$

其中，卫星质心S、月心质心O，F是卫星星下点，P是传感器中心在月面上的投影，

为月心固定坐标系下观测矢量；表示月心固定坐标系下的卫星位置矢量；α是传感器的半视场角，

是卫星侧摆角，E₁、E₂是观测视线和月面的交点，即传感器对月探测点；

设(X，Y，Z)是月固坐标系下直线上任一点的坐标，则传感器观测视线的直线方程可以表示为公式 $\frac{X-s_1}{l_1}=\frac{Y-s_2}{l_2}=\frac{Z-s_3}{l_3}---\left(2\right)$

月球椭球体方程为公式 ${\left(\frac{X}{a}\right)}^2+{\left(\frac{Y}{a}\right)}^2+{\left(\frac{Z}{b}\right)}^2=1---\left(3\right)$

a为月球椭球体长半轴，b为月球椭球体短半轴；得到一条视线即观测矢量与月球表面的交点的空间直角坐标(X，Y，Z)，取其中离卫星较近的交点，并将该点空间直角坐标(X，Y，Z)转换为月球大地坐标系下的经纬度坐标。

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