CN107907108B - 一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统 - Google Patents

一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107907108B
CN107907108B CN201711114376.5A CN201711114376A CN107907108B CN 107907108 B CN107907108 B CN 107907108B CN 201711114376 A CN201711114376 A CN 201711114376A CN 107907108 B CN107907108 B CN 107907108B
Authority
CN
China
Prior art keywords
remote sensor
optical remote
space optical
satellite
geo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201711114376.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107907108A (zh
Inventor
于涛
宋克非
宋元章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201711114376.5A priority Critical patent/CN107907108B/zh
Publication of CN107907108A publication Critical patent/CN107907108A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107907108B publication Critical patent/CN107907108B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02—Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures

Abstract

本发明提供了一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法包括：以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；以预设周期计算卫星星下点轨迹对应的半球位置；以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域；控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。本发明能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。本发明还公开了一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统。

Description

一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及航天光学遥感器的控制技术领域，尤其涉及一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统。
背景技术
每个航天光学遥感器根据自身任务的不同，在轨围绕地球飞行期间的工作模式及模式转换各不相同，大部分的工作模式及模式转换与地球位置相关，比如：相机针对地球某个位置进行定标和拍摄等。
以往航天光学遥感器的工作模式及模式转换基于在轨飞行时间进行控制，即地面预估工作模式开始、结束及工作模式转换的在轨飞行时间，然后从地面向航天光学遥感器发送注入指令，航天光学遥感器根据接收到的注入指令在指定的在轨飞行时间完成规定的工作模式及模式转换控制。
基于在轨飞行时间对航天光学遥感器工作模式及模式转换进行控制的缺点是：地面参与较多，无法实现工作模式自动控制及模式自动转换，效率低；注入指令的数据量较大，受天地数据传输链路的限制，即天地链路之间的数据传输速率较低，对于大数据量的注入指令的传输时间较长，需要提前很长时间开始注入指令传输；由于地面预估工作模式开始、结束及工作模式转换的在轨飞行时间可能会存在误差，影响工作模式及模式转换控制的准确性，比如对某一位置进行拍摄，如果预估的在轨飞行时间提前，拍摄较早会产生大量的冗余图像数据，如果预估的在轨飞行时间延后，就会无法拍摄到目标位置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法，能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。
本发明提供了一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法，包括：
在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
基于所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定所述空间光学遥感器在轨道中的区域；
控制所述空间光学遥感器以与所述空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
优选地，所述在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度包括：
基于以下公式1～公式4计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度Θ：
XMAG＝XGEO×CTCL+YGEO×CTSL-ZGEO×ST0 (公式2)
YMAG＝YGEO×CL0-XGEO×SL0 (公式3)
ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0 (公式4)
其中，XMAG、YMAG和XMAG为地磁坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量XGEO、YGEO和XGEO为地理坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL和CT0为转换系数。
优选地，以所述预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置包括：
基于所述公式4判断所述ZMAG是否大于0，当所述ZMAG大于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应北半球，当所述ZMAG小于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应南半球。
优选地，所述方法还包括：
基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分；
确定所述轨道每个区域对应的空间光学遥感器的所述预设工作模式。
一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统，包括：
第一计算模块，用于在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
第二计算模块，用于以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
第三计算模块，用于以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
第一确定模块，用于基于所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定所述空间光学遥感器在轨道中的区域；
控制模块，用于控制所述空间光学遥感器以与所述空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
优选地，所述第一计算模块具体用于：
基于以下公式1～公式4计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度Θ：
XMAG＝XGEO×CTCL+YGEO×CTSL-ZGEO×ST0 (公式2)
YMAG＝YGEO×CL0-XGEO×SL0 (公式3)
ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0 (公式4)
其中，XMAG、YMAG和XMAG为地磁坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量XGEO、YGEO和XGEO为地理坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL和CT0为转换系数。
优选地，所述第二计算模块具体用于：
基于所述公式4判断所述ZMAG是否大于0，当所述ZMAG大于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应北半球，当所述ZMAG小于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应南半球。
优选地，所述系统还包括：
区域划分模块，用于基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分；
第二确定模块，用于确定所述轨道每个区域对应的空间光学遥感器的所述预设工作模式。
从上述技术方案可以看出，本发明提供了一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法，在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，首先以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度，以预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，然后基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域，最后控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法实施例1的方法流程图；
图2为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法实施例2的方法流程图；
图3为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统实施例1的结构示意图；
图4为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统实施例2的结构示意图；
图5为本发明公开的广角极光成像仪工作模式控制系统结构框图；
图6为本发明公开的广角极光成像仪工作模式转换图；
图7为本发明公开的广角极光成像仪在每个轨道的工作模式区域划分图；
图8为本发明公开的地磁纬度计算流程图；
图9为本发明公开的广角极光成像仪工作模式控制算法流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
如图1所示，为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法实施例1的流程图，所述方法包括：
S101、在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
当需要对空间光学遥感器的工作模式进行控制时，首先在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以一定的预设周期对搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度进行计算。其中，需要说明的是，所述的预设周期可以根据实际需求进行灵活的设定。
S102、以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，同时以一定的预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，确定当前搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的是南半球还是北半球。
S103、以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
在以预设周期计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度后，进一步以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，判断地磁纬度是变大或者变小。
S104、基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域；
当计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势后，根据基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器当前在轨道中的区域，其中，轨道中的每一个区域对应一个空间光学遥感器的工作模式。
S105、控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
当确定出空间光学遥感器在轨道中的区域后，控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式进行工作。
综上所述，在上述实施例中，在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，首先以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，然后基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域，最后控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。
如图2所示，为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法实施例2的流程图，所述方法包括：
S201、基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分；
根据不同的地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分，例如，将轨道区域划分为区域A、区域B、区域C等区域。
S202、确定轨道每个区域对应的空间光学遥感器的预设工作模式；
对轨道进行区域划分后，进一步确定出轨道每个区域对应的空间光学遥感器的预设工作模式。例如，将区域A确定为空间光学遥感器的FPGA模式，将区域B确定为空间光学遥感器的扫描探测机构位置控制模式，将区域C确定为空间光学遥感器的待机模式等。
S203、在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
当需要对空间光学遥感器的工作模式进行控制时，首先在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以一定的预设周期对搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度进行计算。其中，需要说明的是，所述的预设周期可以根据实际需求进行灵活的设定。
S204、以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，同时以一定的预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，确定当前搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的是南半球还是北半球。
S205、以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
在以预设周期计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度后，进一步以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，判断地磁纬度是变大或者变小。
S206、基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域；
当计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势后，根据基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器当前在轨道中的区域，其中，轨道中的每一个区域对应一个空间光学遥感器的工作模式。
S207、控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
当确定出空间光学遥感器在轨道中的区域后，控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式进行工作。
综上所述，在上述实施例中，首先基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分，确定轨道每个区域对应的空间光学遥感器的预设工作模式，在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，然后基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域，最后控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。
具体的，在上述实施例中，在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度时，可以根据以下公式1～公式4计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度Θ：
XMAG＝XGEO×CTCL+YGEO×CTSL-ZGEO×ST0 (公式2)
YMAG＝YGEO×CL0-XGEO×SL0 (公式3)
ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0 (公式4)
其中，XMAG、YMAG和XMAG为地磁坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量XGEO、YGEO和XGEO为地理坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL和CT0为转换系数。
具体的，在上述实施例中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置时，可以根据上述的公式4ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0，判断ZMAG是否大于0，当ZMAG大于0时，确定搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应北半球，当ZMAG小于0时，确定搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应南半球。
如图3所示，为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统实施例1的结构示意图，所述系统包括：
第一计算模块301，用于在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
当需要对空间光学遥感器的工作模式进行控制时，首先在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以一定的预设周期对搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度进行计算。其中，需要说明的是，所述的预设周期可以根据实际需求进行灵活的设定。
第二计算模块302，用于以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，同时以一定的预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，确定当前搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的是南半球还是北半球。
第三计算模块303，用于以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
在以预设周期计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度后，进一步以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，判断地磁纬度是变大或者变小。
第一确定模块304，用于基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域；
当计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势后，根据基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器当前在轨道中的区域，其中，轨道中的每一个区域对应一个空间光学遥感器的工作模式。
控制模块305，用于控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
当确定出空间光学遥感器在轨道中的区域后，控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式进行工作。
综上所述，在上述实施例中，在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，首先以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，然后基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域，最后控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。
如图4所示，为本发明公开的一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统实施例2的结构示意图，所述系统包括：
区域划分模块401，用于基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分；
根据不同的地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分，例如，将轨道区域划分为区域A、区域B、区域C等区域。
第二确定模块402，用于确定轨道每个区域对应的空间光学遥感器的预设工作模式；
对轨道进行区域划分后，进一步确定出轨道每个区域对应的空间光学遥感器的预设工作模式。例如，将区域A确定为空间光学遥感器的FPGA模式，将区域B确定为空间光学遥感器的扫描探测机构位置控制模式，将区域C确定为空间光学遥感器的待机模式等。
第一计算模块403，用于在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
当需要对空间光学遥感器的工作模式进行控制时，首先在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以一定的预设周期对搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度进行计算。其中，需要说明的是，所述的预设周期可以根据实际需求进行灵活的设定。
第二计算模块404，用于以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，同时以一定的预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，确定当前搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的是南半球还是北半球。
第三计算模块405，用于以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
在以预设周期计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度后，进一步以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，判断地磁纬度是变大或者变小。
第一确定模块406，用于基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域；
当计算出搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势后，根据基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器当前在轨道中的区域，其中，轨道中的每一个区域对应一个空间光学遥感器的工作模式。
控制模块407，用于控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
当确定出空间光学遥感器在轨道中的区域后，控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式进行工作。
综上所述，在上述实施例中，首先基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分，确定轨道每个区域对应的空间光学遥感器的预设工作模式，在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势，然后基于搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定空间光学遥感器在轨道中的区域，最后控制空间光学遥感器以与空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。能够根据光学遥感器在轨围绕地球飞行过程中对应的地磁纬度，自动的对光学遥感器的工作模式进行控制。
具体的，在上述实施例中，第一计算模块在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度时，可以根据以下公式1～公式4计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度Θ：
XMAG＝XGEO×CTCL+YGEO×CTSL-ZGEO×ST0 (公式2)
YMAG＝YGEO×CL0-XGEO×SL0 (公式3)
ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0 (公式4)
其中，XMAG、YMAG和XMAG为地磁坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量XGEO、YGEO和XGEO为地理坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL和CT0为转换系数。
具体的，在上述实施例中，第二计算模块以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置时，可以根据上述的公式4ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0，判断ZMAG是否大于0，当ZMAG大于0时，确定搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应北半球，当ZMAG小于0时，确定搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应南半球。
为了更好的对本发明进行说明，下面以广角极光成像仪为例进行进一步的详细说明。
由图5可知，广角极光成像仪工作模式控制系统主要由系统控制处理器、逻辑控制处理器、探测器、高压电源、扫描机构、霍尔传感器等单元组成。
广角极光成像仪工作模式控制系统的工作原理：系统工作过程中，系统控制处理器通过1553B总线接收卫星平台控制设备发送的地磁纬度计算相关参数，系统控制处理器根据工作模式及模式转换需求，进行扫描机构和高压电源的控制、图像数据的采集、地磁纬度的计算、根据地磁纬度进行工作模式与模式转换控制；系统控制处理器通过数据总线和地址总线与逻辑控制处理器进行信息传递，发送扫描机构、高压电源、图像数据采集的控制命令和参数，接收扫描机构运行状态、高压电源和霍尔传感器的工作状态；系统采用霍尔传感器作为扫描机构的定位器，系统控制处理器根据霍尔传感器反馈的霍尔状态、扫描电机运行步数和运行方向确定扫描机构位置，实现扫描机构的控制；逻辑控制处理器根据相关命令及参数，按设计要求产生扫描电机时序控制信号、高压电源控制信号，采集并处理探测器输出的图像信号。
系统控制处理器采用TI公司生产的DSP芯片，型号为SMJ320VC5416。
逻辑控制处理器采用Xilinx公司生产的FPGA芯片，型号为XQR4VSX55-10CF1140V，外部输入时钟为80MHz。
由图6可知，广角极光成像仪有7种工作模式，分别为：待机模式、凝视探测模式、扫描探测模式、凝视探测机构位置控制模式、扫描探测机构位置控制模式、FPGA重加载模式和自检模式。
每种工作模式的内容如下：
待机模式：系统控制处理器和逻辑控制处理器处于待命状态，不进行任何功能的处理；
凝视探测模式：如果高压电源未上电，控制高压电源上电，连续进行凝视探测模式图像数据的采集、存储、下传，凝视探测过程中扫描机构不控制；
扫描探测模式：如果高压电源未上电，控制高压电源上电，连续进行扫描探测模式图像数据的采集、存储、下传，扫描探测过程中扫描机构沿轨进行往返连续扫描，扫描范围为相对星下点±60°；
凝视探测机构位置控制模式：控制扫描机构的位置指向星下点；
扫描探测机构位置控制模式：北半球，控制扫描机构到达相对星下点+60°位置；南半球，控制扫描机构到达相对星下点-60°位置；
FPGA重加载模式：系统控制处理器控制逻辑控制处理器重新加载程序；
自检模式：如果当前轨道计数为4200的整倍数，进行自检模式，如果高压电源上电，控制高压电源下电，进行自检模式图像数据的采集、存储、下传，自检过程中扫描机构不控制。
由图7可知，卫星星下点轨迹对应地磁纬度变化情况，卫星按顺时针方向飞行，每个轨道的工作模式区域划分如下：
区域A：
工作模式：FPGA重加载模式；
地磁纬度的变化趋势：变大；
区域开始标志：卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为55°；
区域结束标志：FPGA重加载模式结束。
区域B：
工作模式：扫描探测机构位置控制模式；
地磁纬度的变化趋势：变大；
区域开始标志：区域A结束；
区域结束标志：扫描机构位置控制到达相对星下点+60°位置。
区域C：
工作模式：待机模式；
地磁纬度的变化趋势：变大；
区域开始标志：区域B结束；
区域结束标志：卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为60°。
区域D：
工作模式：扫描探测模式或自检模式；
地磁纬度的变化趋势：先变大，然后变小；
区域开始标志：区域C结束；
区域结束标志：卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变小，地磁纬度值为60°。
区域E：
工作模式：凝视探测机构位置控制模式；
地磁纬度的变化趋势：变小；
区域开始标志：区域D结束；
区域结束标志：扫描机构位置控制到达星下点位置。
区域F：
工作模式：凝视探测模式；
地磁纬度的变化趋势：先变小，然后变大；
区域开始标志：区域E结束；
区域结束标志：卫星星下点轨迹对应地球的南半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为55°。
区域G：
工作模式：扫描探测机构位置控制模式；
地磁纬度的变化趋势：变大；
区域开始标志：区域F结束；
区域结束标志：扫描机构位置控制到达相对星下点-60°位置。
区域H：
工作模式：待机模式；
地磁纬度的变化趋势：变大；
区域开始标志：区域G结束；
区域结束标志：卫星星下点轨迹对应地球的南半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为60°。
区域I：
工作模式：扫描探测模式；
地磁纬度的变化趋势：先变大，然后变小；
区域开始标志：区域H结束；
区域结束标志：卫星星下点轨迹对应地球的南半球，地磁纬度的变化趋势为变小，地磁纬度值为60°。
区域J：
工作模式：凝视探测机构位置控制模式；
地磁纬度的变化趋势：变小；
区域开始标志：区域I结束；
区域结束标志：扫描机构位置控制到达星下点位置。
区域K：
工作模式：凝视探测模式；
地磁纬度的变化趋势：先变小，然后变大；
区域开始标志：区域J结束；
区域结束标志：卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为55°。
由图8可知，地磁纬度计算流程如下：
步骤1：计算当前时刻的磁距分量G10、G11、H11，计算参见公式(5)～(8)：
ΔT＝(D-EPOCH)/30.44 (公式5)
G10＝G10+ΔG10×ΔT (公式6)
G11＝G11+ΔG11×ΔT (公式7)
H11＝H11+ΔH11×ΔT (公式8)
式(5)中：ΔT表示星上当前时间的天数值D相对于EPOCH的月份数，D为星上当前时间的天数值，G10、G11、H11、ΔG10、ΔG11、ΔH11和EPOCH由国际每5年公布一次数据，2015年公布数据：G10为-29442.0，G11为-1501.0，H11为4797.1，ΔG10为0.858，ΔG11为1.508，ΔH11为-2.217，EPOCH为5479，G10、G11、H11精确到小数点后1位，ΔG10、ΔG11、ΔH11精确到小数点后3位。
步骤2：经纬度转换为笛卡尔坐标XGEO、YGEO、ZGEO，计算参见公式(9)～(11)：
XGEO＝cos(λ)cos(Φ) (公式9)
YGEO＝cos(λ)sin(Φ) (公式10)
ZGEO＝sin(λ) (公式11)
式中：λ为地理纬度，Φ为地理经度。
步骤3：计算转换系数CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL、CT0，计算参见公式(12)～(19)：
STCL＝ST0×CL0 (公式16)
STSL＝ST0×SL0 (公式17)
CTSL＝CT0×SL0 (公式18)
CTCL＝CT0×CL0 (公式19)
步骤4：根据公式(1)～(4)计算地磁纬度。
由图9可知，广角极光成像仪一轨工作模式的控制流程，包括以下步骤：
步骤1：计算处理包括以下内容(后面引用表示相同内容)：
1.以1s为周期，计算地磁纬度；
2.以1s为周期，计算卫星星下点轨迹对应地球的南半球或北半球；
3.以1s为周期，计算地磁纬度的变化趋势，变大或变小；
4.如果卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为55°，区域A开始，转入步骤2。
步骤2：进入FPGA重加载模式，飞行轨道数加1，FPGA重加载结束时，区域B开始，转入步骤3；
步骤3：进入扫描探测机构位置控制模式，扫描机构位置控制到达相对星下点+60°位置时，区域C开始，转入步骤4；
步骤4：进入待机模式，如果卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为60°，区域D开始，转入步骤5，否则进行计算处理；
步骤5：如果轨道计数为4200的整倍数，进入自检模式，否则进入扫描探测模式；如果卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变小，地磁纬度值为60°，区域E开始，转入步骤6，否则进行计算处理；
步骤6：进入凝视探测机构位置控制模式，扫描机构位置控制到达相对星下点位置时，区域F开始，转入步骤7；
步骤7：进入凝视探测模式，如果卫星星下点轨迹对应地球的南半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为55°，区域G开始，转入步骤8，否则进行计算处理；
步骤8：进入扫描探测机构位置控制模式，扫描机构位置控制到达相对星下点-60°位置时，区域H开始，转入步骤9；
步骤9：进入待机模式，如果卫星星下点轨迹对应地球的南半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为60°，区域I开始，转入步骤10，否则进行计算处理；
步骤10：进入扫描探测模式，如果卫星星下点轨迹对应地球的南半球，地磁纬度的变化趋势为变小，地磁纬度值为60°，区域J开始，转入步骤11，否则进行计算处理；
步骤11：进入凝视探测机构位置控制模式，扫描机构位置控制到达相对星下点位置时，区域K开始，转入步骤12；
步骤12：进入凝视探测模式，如果卫星星下点轨迹对应地球的北半球，地磁纬度的变化趋势为变大，地磁纬度值为55°，区域A开始，转入步骤2。
综上所述，本发明可以降低工作模式控制对在轨飞行时间的依赖，地磁纬度可实现在轨实时计算和更新，不需要地面计算工作模式控制的在轨飞行时间；可以降低工作模式控制对注入指令的依赖，地面发送的注入指令的数据量大为减少，降低了天地链路数据传输速率对工作模式控制的影响；可以提高工作模式控制的准确性，地磁纬度对应地球位置更精准，采用地磁纬度对工作模式进行控制，相对在轨飞行时间，工作模式的控制更准确；可以提高工作模式的控制效率，地面参与较少，无需等待注入指令和在轨飞行时间，依据地磁纬度可判断工作模式的开始和结束；可以实现工作模式的智能化控制，对于工作模式及模式转换相对固定的航天光学遥感器，可基于地磁纬度实现工作模式自动控制及模式自动转换。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员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直接用硬件、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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法，其特征在于，包括：
在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
基于所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定所述空间光学遥感器在轨道中的区域；
控制所述空间光学遥感器以与所述空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度包括：
基于以下公式1～公式4计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度Θ：
XMAG＝XGEO×CTCL+YGEO×CTSL-ZGEO×ST0 (公式2)
YMAG＝YGEO×CL0-XGEO×SL0 (公式3)
ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0 (公式4)
其中，XMAG、YMAG和XMAG为地磁坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，XGEO、YGEO和XGEO为地理坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL和CT0为转换系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以所述预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置包括：
基于所述公式4判断所述ZMAG是否大于0，当所述ZMAG大于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应北半球，当所述ZMAG小于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应南半球。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分；
确定所述轨道每个区域对应的空间光学遥感器的所述预设工作模式。
5.一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制系统，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于在空间光学遥感器围绕地球飞行过程中，以预设周期计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度；
第二计算模块，用于以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置；
第三计算模块，用于以所述预设周期计算所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度的变化趋势；
第一确定模块，用于基于所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的半球位置以及地磁纬度的变化趋势确定所述空间光学遥感器在轨道中的区域；
控制模块，用于控制所述空间光学遥感器以与所述空间光学遥感器在轨道中的区域对应的预设工作模式工作。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：
基于以下公式1～公式4计算搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应的地磁纬度Θ：
XMAG＝XGEO×CTCL+YGEO×CTSL-ZGEO×ST0 (公式2)
YMAG＝YGEO×CL0-XGEO×SL0 (公式3)
ZMAG＝XGEO×STCL+YGEO×STSL+ZGEO×CT0 (公式4)
其中，XMAG、YMAG和XMAG为地磁坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，XGEO、YGEO和XGEO为地理坐标系统坐标系下笛卡尔坐标分量，CTCL、CTSL、ST0、CL0、SL0、STCL、STSL和CT0为转换系数。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：
基于所述公式4判断所述ZMAG是否大于0，当所述ZMAG大于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应北半球，当所述ZMAG小于0时，确定所述搭载所述空间光学遥感器的卫星星下点轨迹对应南半球。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：
区域划分模块，用于基于地磁纬度以及南北半球信息对轨道进行区域划分；
第二确定模块，用于确定所述轨道每个区域对应的空间光学遥感器的所述预设工作模式。
CN201711114376.5A 2017-11-13 2017-11-13 一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统 Expired - Fee Related CN107907108B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711114376.5A CN107907108B (zh) 2017-11-13 2017-11-13 一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711114376.5A CN107907108B (zh) 2017-11-13 2017-11-13 一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107907108A CN107907108A (zh) 2018-04-13
CN107907108B true CN107907108B (zh) 2019-12-24

Family

ID=61844963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711114376.5A Expired - Fee Related CN107907108B (zh) 2017-11-13 2017-11-13 一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107907108B (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104168419B (zh) * 2014-07-17 2016-08-24 小米科技有限责任公司 图像拍摄方法及装置
CN106227935B (zh) * 2016-07-20 2019-08-13 浙江大学 一种卫星姿态控制一体化仿真的系统及实现方法
CN106707321B (zh) * 2016-12-30 2019-05-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种极光测量仪器控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107907108A (zh) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9798008B2 (en) Method of guidance for placing a satellite on station
JP6537462B2 (ja) 衛星自律制御装置、人工衛星、衛星管理システム、衛星自律制御方法及び衛星自律制御プログラム
WO2020085412A1 (ja) 予測装置、予測方法、及び予測プログラム
EP2426510A1 (en) Satellite navigation receivers with self-provided future ephemeris and clock predictions
US20160379365A1 (en) Camera calibration device, camera calibration method, and camera calibration program
CN113022893B (zh) 一种空间交会拦截自主自适应远程制导方法和系统
CN115610704B (zh) 可在轨实现掠飞观测任务的变轨方法、装置及介质
CN111680462A (zh) 基于空间目标在光学相平面位置变化的制导方法和系统
CN117641107A (zh) 拍摄控制方法和装置
CN110779532B (zh) 一种应用于近地轨道卫星的地磁导航系统及方法
CN107907108B (zh) 一种基于地磁纬度的空间光学遥感器的控制方法及系统
US11174047B2 (en) Spacecraft control system for determining reaction torque
CN110646819A (zh) 低轨卫星星历预报装置及应用方法
KR102026115B1 (ko) 위성 영상 획득 시각 보정 장치 및 방법
JP2011005985A (ja) 軌道決定装置及び軌道決定方法
CN116692028B (zh) 一种小卫星对地快速凝视指向跟踪控制方法及装置
CN115051747B (zh) 卫星通信终端静默控制方法、计算机装置及存储介质
CN110793516A (zh) 基于车辆运动模型的组合导航装置、算法及方法
CN112607056B (zh) 雷达卫星对目标观测自主启动触发方法和系统
EP2881758A1 (en) Position calculation method and position calculator
Gill et al. First results from a hardware-in-the-loop demonstration of closed-loop autonomous formation flying
CN111238486B (zh) 用于无人设备的导航方法、装置、存储介质及无人设备
CN115097753A (zh) 月面巡视器的遥操作方法及装置、存储介质和处理器
RU2720577C1 (ru) Способ ориентации космического аппарата
CN113486491B (zh) 一种卫星自主任务规划约束条件自完善方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191224

Termination date: 20211113