CN106918317A - 一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法及装置，应用于对地观测技术领域，该方法包括：针对卫星建立球面侧摆观测计算模型，根据卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度计算出第一地心覆盖角、第二地心覆盖角；根据第一、第二地心覆盖角对应得到第一、第二侧摆覆盖边界点各自的纬度，根据第一、第二侧摆覆盖边界点各自的纬度得到第一、第二侧摆覆盖边界点各自的经度，基于第一侧摆覆盖边界点的经纬度，以及第二侧摆覆盖边界点的经纬度共同确定卫星对地侧摆观测覆盖带。从而本发明解决了现有扫描式卫星对地侧摆观测覆盖的计算准确性较低的技术问题，使得对地侧摆观测覆盖带的计算结果更准确。

Description

一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法及装置

技术领域

本发明属于对地观测技术领域，特别涉及一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法及装置。

背景技术

卫星遥感传感器具有覆盖区域广、持续时间长、测量精度高且安全可靠等特点，已经成为勘探和研究地球资源的重要手段，广泛应用于大地测绘、自然灾害监测、植被分类与农作物生长态势评估。随着科学技术的发展，各行各业对卫星遥感传感器的要求越来越高，卫星传感器对地观测能力是评价卫星的一个重要指标，对卫星传感器对地观测覆盖的计算与仿真的要求也越来越高，计算与仿真的结果在模拟分析与决策中起着重要的作用。

目前国内外对观测区域的选择是根据卫星的轨道来粗略地选择可用的卫星，这样选择的卫星不能更好地对观测区域进行覆盖，同时，由于每颗卫星在某一时刻无论是对地直接还是侧摆观测，都只能对观测区域的某一部分进行观测，目前国内外针对不同卫星传感器的不同观测视场提供了直接观测算法，对卫星传感器的侧摆对地观测则计算采用近似解法，应用于扫描式卫星对地侧摆观测覆盖的计算存在计算准确性较低。

发明内容

本发明实施例通过提供一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法及装置，解决了现有扫描式卫星对地侧摆观测覆盖的计算准确性较低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，包括：

针对所述卫星建立球面侧摆观测计算模型，其中，在所述球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、所述卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、所述卫星的星下点，所述扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点；

根据所述卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出所述第一侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、所述第二侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，以及将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，其中，H为所述北极点，G为所述卫星的星下点，A为所述第一侧摆覆盖边界点、B为所述第二侧摆覆盖边界点；

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中，对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中，对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度；

基于所述第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度，以及所述第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定所述卫星对地侧摆观测覆盖带。

可选的，所述将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，包括：

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A

其中，δ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，δ为所述星下点的赤纬，β_A为所述第一地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角；

所述将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，包括：

将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_B＝sinδ·cosβ_B-cos i·sinβ_B

其中，δ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬与所述第二侧摆覆盖边界点的纬度相等，δ为所述星下点的赤纬，β_B为所述第二地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角。

可选的，所述将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中，对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，包括：

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的经度，λ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，β_A为所述第一地心覆盖角；

所述将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中，对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度，包括：

将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤经，所述第二侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第二侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，β_B为所述第二地心覆盖角。

可选的，根据如下公式计算出所述第一地心覆盖角和所述第二地心覆盖角：

其中，β_A为所述第一地心覆盖角，β_B为所述第二地心覆盖角，R为地球半径，h为所述卫星距离地面的高度，θ为所述卫星的视场角，ε为所述侧摆角度。

可选的，所述将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，包括：

确定所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系；

确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向；

根据所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系，以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算所述第一侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号；

基于确定符号后的第一经度计算公式计算出所述第一侧摆覆盖边界点的经度。

可选的，所述将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度，包括：

确定所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系；

确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向；

所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系，以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算所述第二侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号；

基于确定符号后的第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度。

第二方面，本发明实施例提供了一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置，包括：

模型建立单元，用于针对所述卫星建立球面侧摆观测计算模型，其中，在所述球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、所述卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、所述卫星的星下点，所述扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点；

覆盖角确定单元，用于根据所述卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出所述第一侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、所述第二侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；

纬度确定单元，用于将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，以及将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，其中，H为所述北极点，G为所述卫星的星下点，A为所述第一侧摆覆盖边界点、B为所述第二侧摆覆盖边界点；

经度确定单元，用于将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中，对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中，对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度；

覆盖带确定单元，用于基于所述第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度，以及所述第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定所述卫星对地侧摆观测覆盖带。

可选的，所述纬度确定单元，具体用于：

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A

其中，δ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，δ为所述星下点的赤纬，β_A为所述第一地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角；

将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_B＝sinδ·cosβ_B-cos i·sinβ_B

其中，δ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬与所述第二侧摆覆盖边界点的纬度相等，δ为所述星下点的赤纬，β_B为所述第二地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角。

可选的，所述经度确定单元，具体用于：

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据第一经度计算公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经，所述第一侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第一侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，β_A为所述第一地心覆盖角；

所述经度确定单元，还用于将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤经，所述第二侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第二侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第二侧摆覆盖边界点的经度，β_B为所述第二地心覆盖角。

可选的，所述覆盖角确定单元，具体用于根据如下公式计算出所述第一地心覆盖角和所述第二地心覆盖角：

其中，β_A为所述第一地心覆盖角，β_B为所述第二地心覆盖角，R为地球半径，h为所述卫星距离地面的高度，θ为所述卫星的视场角，ε为所述侧摆角度。

可选的，所述经度确定单元包括：

第一位置关系确定单元，用于确定所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系；

第一卫星参数确定子单元，用于确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向；

第一运算符号确定子单元，用于根据所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系，以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算所述第一侧摆覆盖边界点的经度的第一经度计算公式中的运算符号；

第一经度计算子单元，用于基于确定符号后的第一经度计算公式计算出所述第一侧摆覆盖边界点的经度。

可选的，所述经度确定单元，包括：

第二位置关系确定子单元，用于确定所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系；

第二卫星参数确定子单元，用于确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向；

第二运算符号确定子单元，所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系，以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算第二侧摆覆盖边界点的经度的第二经度计算公式中的运算符号；

第二经度计算子单元，用于基于确定符号后的第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于根据卫星的视场角和从卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出第一侧摆覆盖边界点与述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、第二侧摆覆盖边界点与星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；将第一地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的纬度，将第二地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的纬度，将第一侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGA中，对球面角HGA用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将第二侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGB中，对球面角HGB用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的经度；基于第一侧摆覆盖边界点的经纬度，以及第二侧摆覆盖边界点的经度共同确定出卫星对地侧摆观测覆盖带。从而可见，本发明通过任一时刻的卫星对地侧摆观测的覆盖边界点的经纬度来计算得到的某一时间段卫星对地侧摆观测的覆盖带，且由于球面侧摆观测计算模型使侧摆后的观测覆盖区更接近真实的地球表面，因此从两方面使得对地侧摆观测覆盖带的计算结果更准确，进而有利于选择地对观测区域进行更好覆盖的卫星进行调度观测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的球面侧摆观测计算模型的示意图；

图2为本发明实施例提供的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法的流程图；

图3为本发明实施例中第一侧摆覆盖边界点、第二侧摆覆盖边界点的空间位置示意图；

图4为本发明实施例提供的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置的模块图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，下文对扫描式卫星均简称为卫星，参考图1所示，该方法包括如下步骤：：

执行S101、针对卫星建立球面侧摆观测计算模型，其中，在球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、卫星的星下点，扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点；

参考图2所示，针对扫描式卫星建立的球面侧摆观测计算模型中，为卫星对地侧摆观测覆盖某一时刻t的扫描线，G点为卫星的星下点，a为卫星在t时刻的方位角，i为卫星的运行轨道的轨道倾角，δ为星下点的赤纬，δ与星下点的纬度相等，H点为北极点，N点为卫星升交点，A点为第一侧摆覆盖边界点，B点为第二侧摆覆盖边界点。

执行S102、根据卫星的视场角和从卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，分别计算出第一侧摆覆盖边界点与星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、第二侧摆覆盖边界点与星下点所组成弧段的第二地心覆盖角。

具体的，卫星的视场角和侧摆角度范围为卫星的固有参数，从卫星中的固有参数中查询到视场角和侧摆角度范围。

具体的，根据查询到的侧摆角度范围设置对应的侧摆角度，需要说明的是，设置的侧摆角度为≤侧摆角度范围的最大侧摆角度的一个角度值。比如卫星的侧摆角度范围为20度、视场角为15度，此时侧摆角度可以取值为向右侧摆10度或者向左侧摆-10度。如果为向右侧摆10度，此时第一侧摆覆盖边界点A点在星下点G的左侧，第二侧摆覆盖边界点B在星下点G的右侧。参考图3所示，图3中的ε表示侧摆角度，S点为卫星的位置，当侧摆角度ε取值为向右侧摆20度时，此时，如图3可见，第一侧摆覆盖边界点A和第二侧摆覆盖边界点B均在星下点G的右侧。

具体的，在S102中，第一侧摆覆盖边界点A与星下点G组成弧段弧段的第一地心覆盖角根据如下公式计算得到：

其中，R为地球半径，h为卫星距离地面的高度，β_A为弧段弧的第一地心覆盖角，ε为侧摆角度，θ为视场角。

第二侧摆覆盖边界点B与星下点G组成弧段弧段对应的第二地心覆盖角根据如下公式计算得到弧段对应的第二地心覆盖角根据如下公式计算得到根据如下公式计算得到：

其中，R为地球半径，h为卫星距离地面的高度，β_B为弧段的第二地心覆盖角，ε为侧摆角度，θ为视场角。

具体的，参考图3所示，S点为卫星的位置，O为地球中心，图3显示的是侧摆角度ε后的第一侧摆覆盖边界点A、第二侧摆覆盖边界点B的空间位置，在△SOA和△SOB中分别利用正弦定理可以得到如下等式1、等式2：

利用等式1获得用于求解第一地心覆盖角的公式，利用等式2获得用于求解第二地心覆盖角的公式：

举例来讲，当视场角度θ为15度，侧摆角度ε为向右侧摆10度，求解第一地心覆盖角和第二地心覆盖角的公式对应如下：

可见，在卫星的参数确定之后，地球半径R和卫星距离地面的高度h就能得到第一地心覆盖角和第二地心覆盖角。

需要说明的是，S101与S102可以同时进行，也可以分先后进行。比如，先执行S101后执行S102，或者先执行S102后执行S101。

基于S101和S102的执行结果，接着执行S103：将第一地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的纬度，以及将第二地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的纬度，其中，H为北极点，G为卫星的星下点，A为第一侧摆覆盖边界点、B为第二侧摆覆盖边界点。

具体的，球面三角形HGA由北极点H、星下点G、第一侧摆覆盖边界点A这三个点共同在球面上构成的球面三角形，球面角HGA为球面三角形HGA的球面角；球面三角形HGB由北极点H、星下点G、第二侧摆覆盖边界点B这三个点共同在球面上构成的球面三角形，球面角HGB为球面三角形HGB的球面角。

具体的，将第一地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到第一侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A

其中，δ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬，第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于第一侧摆覆盖边界点的纬度，δ为星下点的赤纬，β_A为第一地心覆盖角，i为卫星的轨道倾角；

将第二地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到第二侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_B＝sinδ·cosβ_B-cos i·sinβ_B

其中，δ_B为第二侧摆覆盖边界点的赤纬，第二侧摆覆盖边界点的赤纬与第二侧摆覆盖边界点的纬度相等，δ为星下点的赤纬，β_B为第二地心覆盖角，i为卫星的轨道倾角。

需要说明的是，δ_A为第一侧摆覆盖边界点A的赤纬、δ_B为第二侧摆覆盖边界点B的赤纬，第一侧摆覆盖边界点的赤纬与第一侧摆覆盖边界点的纬度相等，第二侧摆覆盖边界点的赤纬与第二侧摆覆盖边界点的纬度相等。因此，能够计算得到第一侧摆覆盖边界点的纬度以及第二侧摆覆盖边界点的纬度。

在具体实施过程中，计算第一侧摆覆盖边界点的纬度的公式sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A通过：在球面三角形HGA中，对边HA用余弦定理得到的公式：进行化简而成。

在具体实施过程中，计算第二侧摆覆盖边界点的纬度的公式sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A通过：在球面三角形HGB中，对边HB用余弦定理得到的公式进行化简而成。

在S103之后，接着执行S104：将第一侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGA中，对球面角HGA用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将第二侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGB中，对球面角HGB用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的经度。

将第一侧摆覆盖边界点的纬度在球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到第一侧摆覆盖边界点的经度：

将第二侧摆覆盖边界点的纬度在球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到第二侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为星下点的赤经，λ_B为第二侧摆覆盖边界点的赤经，第二侧摆覆盖边界点的赤经等于第二侧摆覆盖边界点的经度，为星下点的纬度，为第二侧摆覆盖边界点的纬度，β_B为第二地心覆盖角。

需要说明的是，星下点的赤经等于星下点的经度，计算得到的λ_A实际为第一侧摆覆盖边界点的赤经，第一侧摆覆盖边界点的赤经实际与第一侧摆覆盖边界点的经度相等，从而得到第一侧摆覆盖边界点的经度。

具体的，在S104包括如下步骤1～4计算出第一侧摆覆盖边界点的经度：

步骤1：确定第一侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系；

步骤2：确定卫星的轨道倾角和飞行方向；

步骤3：根据第一侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系，以及卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算第一侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号；

步骤4、基于确定符号后的计算公式计算出第一侧摆覆盖边界点的经度。

在一具体实施例中，在S104还包括：通过如下步骤1＇～4＇计算出第二侧摆覆盖边界点的经度：

步骤1＇：确定第二侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系；

步骤2＇：确定卫星的轨道倾角和飞行方向；

步骤3＇：第二侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系，以及卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算第二侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号；

步骤4＇：基于确定符号后的计算公式计算得到第二侧摆覆盖边界点的经度。

具体的，参考下表1所示的观测覆盖类型，其中列出了不同的侧摆角度、以及与视场角不同的关系不同情况下，第一侧摆覆盖边界点A、第二侧摆覆盖边界点B相对星下点G的空间位置关系，其中，ε＝0时为直接观测覆盖，ε>0或ε<0时均为侧摆观侧：

表1、观测覆盖类型表

参考表2所示的运算符号取值分析表，其中列出了不同的轨道倾角i、不同卫星沿坐标轴Z的飞行方向情况下，运算符号的取值。根据轨道倾角i与90度的大小关系、以及卫星沿坐标轴Z的飞行方向确定运算符号的取值为“+”还是“-”。

表2、运算符号取值分析表

举例来讲，轨道倾角i取值为95度，且卫星沿坐标轴Z的飞行方向V大于0，第一侧摆覆盖边界点A在星下点G的右边，第二侧摆覆盖边界点B在星下点G的左边，这确定：用于计算第一侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号为“-”，用于计算第二侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号为“+”，此时，第一侧摆覆盖边界点的经度、第二侧摆覆盖边界点的经度根据如下确定符号后的公式计算得到：

在执行S104之后，基于S103和S104的结果，执行S105：基于第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度，第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度得到卫星对地侧摆观测覆盖带。

具体的，第一侧摆覆盖边界点的经度、第一侧摆覆盖边界点的纬度、第二侧摆覆盖边界点的经度、第二侧摆覆盖边界点的纬度，这四个边界围起来的区域则为卫星对地侧摆观测覆盖带。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置，参考图4所示，包括：

模型建立单元201，用于针对卫星建立球面侧摆观测计算模型，其中，在球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、卫星的星下点，扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点；

覆盖角确定单元202，用于根据卫星的视场角和从卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出第一侧摆覆盖边界点与星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、第二侧摆覆盖边界点与星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；

纬度确定单元203，用于将第一地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的纬度，以及将第二地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的纬度，其中，H为北极点，G为卫星的星下点，A为第一侧摆覆盖边界点、B为第二侧摆覆盖边界点；

经度确定单元204，用于将第一侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGA中，对球面角HGA用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将第二侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGB中，对球面角HGB用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的经度；

覆盖带确定单元205，用于基于第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度，以及第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定卫星对地侧摆观测覆盖带。

可选的，纬度确定单元203，具体用于：

将第一地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到第一侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A

其中，δ_A为第一侧摆覆盖边界点的赤纬，第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于第一侧摆覆盖边界点的纬度，δ为星下点的赤纬，β_A为第一地心覆盖角，i为卫星的轨道倾角；

纬度确定单元203还用于：将第二地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到第二侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_B＝sinδ·cosβ_B-cos i·sinβ_B

其中，δ_B为第二侧摆覆盖边界点的赤纬，第二侧摆覆盖边界点的赤纬与第二侧摆覆盖边界点的纬度相等，δ为星下点的赤纬，β_B为第二地心覆盖角，i为卫星的轨道倾角。

可选的，经度确定单元204，具体用于：

将第一侧摆覆盖边界点的纬度在球面侧摆观测计算模型中，根据第一经度计算公式计算得到第一侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为星下点的赤经，λ_A为第一侧摆覆盖边界点的赤经，第一侧摆覆盖边界点的赤经等于第一侧摆覆盖边界点的经度，为星下点的纬度，为第一侧摆覆盖边界点的纬度，β_A为第一地心覆盖角；

将第二侧摆覆盖边界点的纬度在球面侧摆观测计算模型中，根据第二经度计算公式计算得到第二侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为星下点的赤经，λ_B为第二侧摆覆盖边界点的赤经，第二侧摆覆盖边界点的赤经等于第二侧摆覆盖边界点的经度，为星下点的纬度，为第二侧摆覆盖边界点的纬度，β_B为第二地心覆盖角。

可选的，经度确定单元204包括：

第一位置关系确定单元，用于确定第一侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系；

第一卫星参数确定子单元，用于确定卫星的轨道倾角和飞行方向；

第一运算符号确定子单元，用于根据第一侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系，以及卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算第一侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号；

第一经度计算子单元，用于基于确定符号后的第一经度计算公式计算出第一侧摆覆盖边界点的经度。

可选的，经度确定单元204，包括：

第二位置关系确定子单元，用于确定第二侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系；

第二卫星参数确定子单元，用于确定卫星的轨道倾角和飞行方向；

第二运算符号确定子单元，第二侧摆覆盖边界点相对星下点的空间位置关系，以及卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算第二侧摆覆盖边界点的经度的公式中的运算符号；

第二经度计算子单元，用于基于确定符号后的第二经度计算公式计算得到第二侧摆覆盖边界点的经度。

本发明实施例提供的一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果或优点：

由于根据卫星的视场角和从卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出第一侧摆覆盖边界点与述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、第二侧摆覆盖边界点与星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；将第一地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的纬度，将第二地心覆盖角在球面侧摆观测计算模型中用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的纬度，将第一侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGA中，对球面角HGA用余弦定理得到第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将第二侧摆覆盖边界点的纬度在球面三角形HGB中，对球面角HGB用余弦定理得到第二侧摆覆盖边界点的经度；基于第一侧摆覆盖边界点的经纬度，以及第二侧摆覆盖边界点的经度共同确定出卫星对地侧摆观测覆盖带。从而可见，本发明通过任一时刻的卫星对地侧摆观测的覆盖边界点的经纬度来计算得到的某一时间段卫星对地侧摆观测的覆盖带，且由于球面侧摆观测计算模型使侧摆后的观测覆盖区更接近真实的地球表面，因此从两方面使得对地侧摆观测覆盖带的计算结果更准确，进而有利于选择地对观测区域进行更好覆盖的卫星进行调度观测。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，其特征在于，包括：

针对所述卫星建立球面侧摆观测计算模型，其中，在所述球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、所述卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、所述卫星的星下点，所述扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点；

根据所述卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出所述第一侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、所述第二侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，以及将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，其中，H为所述北极点，G为所述卫星的星下点，A为所述第一侧摆覆盖边界点、B为所述第二侧摆覆盖边界点；

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中，对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中，对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度；

基于所述第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度，以及所述第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定所述卫星对地侧摆观测覆盖带。

2.如权利要求1所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，其特征在于，所述将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，包括：

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A

其中，δ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，δ为所述星下点的赤纬，β_A为所述第一地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角；

所述将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，包括：

将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_B＝sinδ·cosβ_B-cos i·sinβ_B

其中，δ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬与所述第二侧摆覆盖边界点的纬度相等，δ为所述星下点的赤纬，β_B为所述第二地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角。

3.如权利要求1所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，其特征在于，所述将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中，对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，包括：

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据第一经度计算公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经，所述第一侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第一侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，β_A为所述第一地心覆盖角；

所述将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中，对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度，包括：

将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤经，所述第二侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第二侧摆覆盖边界点的经度，φ_G为所述星下点的纬度，φ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，β_B为所述第二地心覆盖角。

4.如权利要求1所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，其特征在于，根据如下公式计算出所述第一地心覆盖角和所述第二地心覆盖角：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_A=\arcsin \left(\frac{(R+h)\&CenterDot;sin(\mathrm{\&epsiv;}-\mathrm{\&theta;})}{R}\right)-(\mathrm{\&epsiv;}-\mathrm{\&theta;})\\ {\mathrm{\&beta;}}_B=\arcsin \left(\frac{(R+h)\&CenterDot;sin(\mathrm{\&epsiv;}+\mathrm{\&theta;})}{R}\right)-(\mathrm{\&epsiv;}+\mathrm{\&theta;})\end{array}\right.$

其中，β_A为所述第一地心覆盖角，β_B为所述第二地心覆盖角，R为地球半径，h为所述卫星距离地面的高度，θ为所述卫星的视场角，ε为所述侧摆角度。

5.如权利要求3所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，其特征在于，所述将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，包括：

确定所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系；

确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向；

根据所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系，以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算所述第一侧摆覆盖边界点的经度的第一经度计算公式中的运算符号；

基于确定符号后的第一经度计算公式计算出所述第一侧摆覆盖边界点的经度。

6.如权利要求3所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法，其特征在于，所述将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度，包括：

确定所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系；

确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向；

所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系，以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向，共同确定出用于计算所述第二侧摆覆盖边界点的经度的第二经度计算公式中的运算符号；

基于确定符号后的第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度。

7.一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置，其特征在于，包括：

模型建立单元，用于针对所述卫星建立球面侧摆观测计算模型，其中，在所述球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、所述卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、所述卫星的星下点，所述扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点；

覆盖角确定单元，用于根据所述卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度，计算出所述第一侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、所述第二侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第二地心覆盖角；

纬度确定单元，用于将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA，对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，以及将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB，对球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，其中，H为所述北极点，G为所述卫星的星下点，A为所述第一侧摆覆盖边界点、B为所述第二侧摆覆盖边界点；

经度确定单元，用于将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中，对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度，以及将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中，对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度；

覆盖带确定单元，用于基于所述第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度，以及所述第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定所述卫星对地侧摆观测覆盖带。

8.如权利要求7所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置，其特征在于，所述纬度确定单元，具体用于：

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_A＝sinδ·cosβ_A-cos i·sinβ_A

其中，δ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，δ为所述星下点的赤纬，β_A为所述第一地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角；

所述纬度确定单元，还用于将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中，根据如下公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度：

sinδ_B＝sinδ·cosβ_B-cos i·sinβ_B

其中，δ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬，所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬与所述第二侧摆覆盖边界点的纬度相等，δ为所述星下点的赤纬，β_B为所述第二地心覆盖角，i为所述卫星的轨道倾角。

9.如权利要求7所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置，其特征在于，所述经度确定单元，具体用于：

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据第一经度计算公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经，λ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经等于λ_A为所述第一侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第一侧摆覆盖边界点的纬度，β_A为所述第一地心覆盖角；

将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中，根据第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度：

其中，λ_G为所述星下点的赤经，λ_B为所述第二侧摆覆盖边界点的赤经，所述第二侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第二侧摆覆盖边界点的经度，为所述星下点的纬度，为所述第二侧摆覆盖边界点的纬度，β_B为所述第二地心覆盖角。

10.如权利要求7所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置，其特征在于，所述覆盖角确定单元，具体用于根据如下公式计算出所述第一地心覆盖角和所述第二地心覆盖角：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&beta;}}_A=\arcsin \left(\frac{(R+h)\&CenterDot;sin(\mathrm{\&epsiv;}-\mathrm{\&theta;})}{R}\right)-(\mathrm{\&epsiv;}-\mathrm{\&theta;})\\ {\mathrm{\&beta;}}_B=\arcsin \left(\frac{(R+h)\&CenterDot;sin(\mathrm{\&epsiv;}+\mathrm{\&theta;})}{R}\right)-(\mathrm{\&epsiv;}+\mathrm{\&theta;})\end{array}\right.$

其中，β_A为所述第一地心覆盖角，β_B为所述第二地心覆盖角，R为地球半径，h为所述卫星距离地面的高度，θ为所述卫星的视场角，ε为所述侧摆角度。