CN110435930A - 低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法 - Google Patents
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Abstract
低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法涉及航天器姿态确定与控制技术领域，解决了亟需满足低轨光学卫星面临的各种复杂的成像需求的推扫姿态规划方法的问题，步骤为：1、在卫星开始进行匀降速推扫时，计算卫星匀降速后虚拟轨道的位置；2、计算卫星相机光轴指向的方向矢量，通过卫星相机光轴指向的方向矢量、结合1中得到的位置，解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息；3、根据卫星当前的位置与速度、结合2中得到的位置信息，解算目标点的期望姿态。本发明能满足复杂的成像需求，使卫星在成像期间以0％到100％任意的百分比来进行匀降速推扫成像，保证成像条带平行于星下点轨迹，姿态控制效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及航天器姿态确定与控制技术领域，具体涉及低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法。
背景技术
随着卫星技术的发展，航天产业占据越来越重要的位置，而卫星的姿态控制是卫星控制技术中最基础、最关键的环节之一。低轨光学卫星具备多种成像模式，包括凝视成像模式、推扫成像模式、惯性空间成像模式等，其中对地球目标成像的模式主要为凝视成像模式与推扫成像模式。凝视成像模式可对同一目标点进行长时间拍摄，卫星成像区域相对于地球表面的速度为0。推扫成像模式可进行沿轨星下点推扫或带侧摆推扫，成像区域相对地球表面的速度由卫星飞行速度与地球自转速度决定。对于推扫成像，为应对低轨光学卫星面临的各种复杂的成像需求，亟需一种可均匀降低成像区域相对地球表面速度的推扫姿态规划方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，包括如下步骤：
步骤1、在卫星开始进行匀降速推扫时，计算卫星匀降速后虚拟轨道的位置；
步骤2、计算卫星相机光轴指向的方向矢量，通过卫星相机光轴指向的方向矢量、结合步骤1得到的卫星匀降速后虚拟轨道的位置，解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息；
步骤3、根据卫星当前的位置与速度、结合步骤2得到的位置信息，解算卫星匀降速推扫成像目标点的期望姿态。
本发明的有益效果是：
本发明的一种可均匀降低成像区域相对地球表面速度的推扫姿态规划方法，能够满足低轨光学卫星面临的各种复杂的成像需求，可使卫星在成像期间以0％到100％任意的百分比来进行匀降速推扫成像，成像期间可保证成像条带平行于星下点轨迹，姿态控制效果良好。
附图说明
图1为卫星相机光轴与卫星本体系关系图。
图2为椭球(平面投影图)半径随地心纬度示意图。
图3为匀降速推扫成像目标点指向计算参考图，
图4为虚拟轨道递推后的轨道与卫星原轨道的X方向图。
图5为虚拟轨道递推后的轨道与卫星原轨道的Y方向图。
图6为虚拟轨道递推后的轨道与卫星原轨道的Z方向图。
图7为虚拟轨道递推后的轨道与卫星原轨道的立体图。
图8为侧摆角为0°条件下匀降速推扫后成像目标点与星下点轨迹的经纬度。
图9为侧摆角为20°条件下匀降速推扫后成像目标点与星下点轨迹的经纬度。
图10为侧摆角为-20°条件下匀降速推扫后成像目标点与星下点轨迹的经纬度。
图11为无侧摆匀降速推扫仿真时匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的欧拉角。
图12为无侧摆匀降速推扫仿真时匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的期望角速度。
图13为无侧摆匀降速推扫仿真时卫星姿态的仿真。
图14为无侧摆匀降速推扫仿真时，常规推扫与匀降速推扫在匀降速前后卫星光轴在地球表面扫过距离的对比图。
图15为无侧摆匀降速推扫仿真时，常规推扫与匀降速推扫在匀降速前后卫星光轴在地球表面扫过速度的对比图。
图16为无侧摆匀降速推扫仿真时，匀降速推扫速度与常规推扫的速度对比图。
图17为左摆匀降速仿真时匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的欧拉角。
图18为左摆匀降速仿真时匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的期望角速度。
图19为左摆匀降速仿真时卫星姿态的仿真。
图20为左摆匀降速仿真时，常规推扫与匀降速推扫在匀降速前后卫星光轴在地球表面扫过距离的对比图。
图21为左摆匀降速仿真时，常规推扫与匀降速推扫在匀降速前后卫星光轴在地球表面扫过速度的对比图。
图22为左摆匀降速仿真时，匀降速推扫速度与常规推扫的速度对比图。
图23为右摆匀降速仿真时匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的欧拉角。
图24为右摆匀降速仿真时匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的期望角速度。
图25为右摆匀降速仿真时卫星姿态的仿真。
图26为右摆匀降速仿真时，常规推扫与匀降速推扫在匀降速前后卫星光轴在地球表面扫过距离的对比图。
图27为右摆匀降速仿真时，常规推扫与匀降速推扫在匀降速前后卫星光轴在地球表面扫过速度的对比图。
图28为右摆匀降速仿真时，匀降速推扫速度与常规推扫的速度对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法直接应用于航空航天领域，航天器姿态确定与控制，用于卫星陀螺的安装矩阵标定。低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法包括如下步骤：
步骤1、在卫星开始进行匀降速推扫时，计算卫星匀降速后虚拟轨道的位置与速度；
步骤2、计算卫星相机光轴指向的方向矢量，卫星相机光轴指向的方向矢量结合步骤1得到的卫星匀降速后虚拟轨道的位置，解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息；
步骤3、根据卫星当前的位置与速度、结合步骤2得到的位置信息，解算出卫星匀降速推扫成像目标点的期望姿态。
下面进行具体描述：
步骤1、在卫星开始进行匀降速推扫时，计算卫星匀降速后虚拟轨道的卫星位置。即为匀降速推扫后虚拟轨道解算。卫星进行匀降速推扫姿态控制后，为计算匀降速后的卫星光轴指向，需在开始进行匀降速推扫的时刻起对卫星降速后的虚拟轨道进行递推。
计算过程如下：
设匀降速推扫开始时刻为t0，卫星在J2000惯性系下的初始位置为rJ0＝[rx0,ry0,rz0]T，在J2000惯性系下的初始速度为vJ0＝[vx0,vy0,vz0]T，Δt时间后卫星的位置为rJt＝[rJxt,rJyt,rJzt]T，速度为vJt＝[vJxt,vJyt,vJzt]T，设匀降速推扫的比例为n(n小于1)。Δt时间后卫星匀降速推扫对应的虚拟位置与速度为Δt′(nΔt)时间卫星所对应的轨道位置与速度，位置为rJnt＝[rJxnt,rJynt,rJznt]T，速度为vJnt＝[vJxnt,vJynt,vJznt]T。
当卫星进行匀降速推扫成像任务时，由于成像时间较短，为提高计算效率故可采用较为简单的二体模型进行虚拟轨道递推，计算方式如下：
式中，
以上公式所用物理量单位采用人卫单位系统，其中1人卫长度单位等于6378137m；1人卫时间单位等于806.8111238s。星上姿控系统使用的长度单位为米，时间单位为秒，略去小量有
其中
将以上解算出J2000惯性系下的位置rJnt与速度vJnt转换为相对应的WGS84系下的位置与速度，得出从起始位置rJ0开始匀降速推扫Δt时间后，卫星WGS84系下虚拟轨道位置rnt与速度vnt，即由rJnt得出rnt，由vJnt得出vnt，rnt为卫星对应卫星匀降速后虚拟轨道的卫星位置，vnt为卫星对应卫星匀降速后虚拟轨道的卫星速度。
另外，可知从起始位置rJ0开始Δt时间后，卫星在WGS84系下的位置为rt、卫星在WGS84系下的速度为vt，rt和vt通过GPS测得。
步骤2、计算卫星相机光轴指向的方向矢量，通过卫星相机光轴指向的方向矢量结合步骤1得到的卫星匀降速后虚拟轨道的位置，解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息。即通过卫星虚拟轨道位置与当前的姿态，解算出卫星相机光轴指向的地球表面目标点的地理信息。对于降速推扫后目标点地理信息解算，是卫星进行匀降速推扫姿态控制后，通过步骤1计算出的虚拟轨道参数结合卫星相对轨道系的姿态，解算出当前时刻卫星成像目标点在WGS84系下的坐标。具体如下：
步骤2.1、计算卫星视场光轴指向信息，即计算卫星相机光轴指向的方向矢量。
在卫星本体坐标系中，相机光轴指向的方向矢量为
rc＝[tanα tanβ 1]T (4)
其中，α为rc在卫星本体系XOZ面上的投影与+OZ轴方向的夹角，β为rc在卫星本体系YOZ面上的投影与+OZ轴方向的夹角，α与β如图1所示。
在WGS84坐标系中，卫星相机光轴指向的方向矢量为
rtar＝TwiTioTobrc (5)
其中：Twi为J2000惯性坐标系至WGS84地固坐标系的转换矩阵，Tio为轨道坐标系至惯性坐标系转换矩阵，Tob为本体坐标系至轨道坐标系的转换矩阵(由任务的侧摆角决定)。
步骤2.2、根据卫星相机光轴指向的方向矢量，计算卫星匀降速推扫成像目标点在WGS84坐标系的位置信息，即解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息。
相机光轴与地球表面的交点即为匀降速推扫成像的目标点，也称目标点、成像目标点或卫星相机光轴指向地面的目标点，其坐标在WGS84坐标系中的位置矢量为
式中：k为正实数，表示对卫星光轴指向方向矢量rtar的缩放。rtar＝[rtarx rtaryrtarz]T，rnt＝[rntx rnty rntz]T。rnt为卫星在WGS84系下虚拟轨道的卫星位置，即卫星对应卫星匀降速后虚拟轨道的卫星位置。在实际应用中，位于地球表面的观测目标总是可以由地心经度、地心纬度(λ)以及海拔高度(hg)来表示，且在ae＝6378.137km(WGS84系下的地球长半轴)；be＝6356.7523km(WGS84系下的地球短半轴)模型下，地心半径r由地心纬度唯一确定，如图2，图2为椭球(平面投影图)半径随地心纬度示意图，并满足椭圆方程即：
其中t为中间变量，由上式公式(7)可推出
由公式(7)和公式(8)可解得目标点的地心半径为：
上式公式(9)中，r与λ可表示为：
联立公式(9)和公式(10)地心半径与位置矢量的表达式可得：
将公式(6)带入公式(11)得：
公式(12)构成了以k为变量的一元二次方程组，且：
则k的解集为
由实际的物理含义可知，应取较小者为方程的解，k为k1和k2两者中的最小值。
将k、公式(5)、和步骤1计算得出的rnt共同代入公式(6)，便解算出了匀降速推扫后相机光轴指向目标点在WGS84系下的坐标rtar84。
步骤3、根据卫星当前的位置与当前的速度，结合步骤2得到的卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息，解算出卫星匀降速推扫成像目标点的期望姿态。即通过已解算出的成像目标点在WGS84系下的坐标rtar84与卫星当前所在的位置，解算出卫星在轨道系下的期望姿态，根据卫星在轨道系下的期望姿态解算出卫星在J2000惯性系下的期望姿态。具体为：根据卫星当前的位置和卫星当前的速度、结合步骤2得到的位置信息，解算卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数，根据期望坐标系相对轨道坐标系的四元数解算期望坐标系相对本体坐标系的四元数，根据期望坐标系相对本体坐标系的四元数计算出期望坐标系相对卫星本体系的角速度。详见如下步骤：
步骤3.1、解算卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数。
卫星对目标点的指向由卫星的WGS84系下位置与目标点的位置决定。如图3(B为成像目标点，BC垂直于OA，轨道坐标系为X1Y1Z1；WGS-84系即WGS84系为X轴Y轴Z轴；为欧拉轴)，匀降速推扫过程中卫星在WGS84系下的位置A的矢量为即对应rt(卫星当前的位置)，rt＝[rxt ryt rzt]T；匀降速推扫过程中目标点在WGS84系下的位置B的矢量为即对应rtar84。
地球自转角速度为ωie＝[0,0,0.0000729212]T，卫星相对J2000惯性系的速度在WGS84系中的投影vx(vx方向即为轨道系X轴在WGS84系中的投影)为：
vx＝ωie×rt+vt (15)
其中，vt为卫星在WGS84系下的速度(卫星当前的速度)。向量与
的夹角为：
轨道坐标系Y轴在WGS84系下的单位向量为：
轨道坐标系X轴在WGS84系下的单位向量为：
轨道坐标系Z轴在WGS84系下的单位向量为：
地心、卫星与目标点构成平面的法向量(欧拉轴)为：
根据欧拉轴角(向量与的夹角)与姿态四元数qoh的关系，即可得出卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数qoh。
步骤3.2、解算期望坐标系相对本体坐标系的四元数
由星上定姿系统给出的本体坐标系相对惯性系的四元数qib、惯性坐标系相对轨道坐标系的四元数qoi，即可以计算出卫星本体系相对轨道系的四元数qob。
由期望坐标系相对轨道坐标系的四元数qoh与轨道系相对卫星本体系的四元数qbo，即可计算出期望坐标系相对卫星本体系的四元数qbh。
步骤3.3、期望角速度解算
对qbh差分计算出期望坐标系相对卫星本体系的角速度。
本发明低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法是针对卫星匀降速推扫的姿态规划问题，首先对卫星匀降速后的虚拟轨道进行递推；然后通过卫星虚拟轨道位置与当前的姿态，解算出卫星光轴指向的地球表面目标点的地理信息；最后根据卫星实际的轨道位置与姿态解算出卫星指向地面目标点的期望姿态。
为应对低轨光学卫星面临的各种复杂的成像需求，本发明所设计的匀降速推扫姿态规划算法可使卫星在成像期间以0％到100％任意的百分比来进行匀降速推扫成像，成像期间可保证成像条带平行于星下点轨迹，姿态控制效果良好。
本申请的具体实施例
本专利实施的卫星仿真轨道参数如下：
卫星轨道参数：轨道高度535.35km，轨道倾角97.54°。
卫星J22000系下初始位置(千米)rJ0：[2734.243825，4508.484729，4471.440334]。
卫星WGS84系下初始速度(千米/秒)vJ0：[3.614112，3.467996，-5.706723]。
卫星UTC时间t0：611167500(北京时间2019年5月15日12点45分00秒)
卫星本体相对轨道系侧摆角：0°，20°，-20°。
匀降速推扫比例：33.3％，50％，25％。
1)轨道递推仿真
设降速推扫的比例为33.33％，则降速推扫后虚拟轨道递推后的轨道与卫星原轨道如图4～7。
2)光轴指向目标点仿真
设降速推扫的比例为33.33％，则侧摆角为0°条件下匀降速推扫后成像目标点与星下点轨迹的经纬度如图8。
设降速推扫的比例为50％，则侧摆角为20°条件下匀降速推扫后成像目标点与星下点轨迹的经纬度如图9。
设降速推扫的比例为25％，则侧摆角为-20°条件下匀降速推扫后成像目标点与星下点轨迹的经纬度如图10。
3)匀降速推扫卫星姿态仿真
a)无侧摆匀降速推扫仿真
设降速推扫的比例为33.33％，则侧摆角为0°条件下，匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的欧拉角如图11、期望角速度如图12与卫星姿态的仿真如图13，图13中四边形虚线M所框选的区域为匀降速推扫扫过的区域，四边形虚线L所框选的区域为无侧摆常规星下点推扫扫过的区域，satellite1表示卫星。
成像30秒期间内，常规推扫与匀降速推扫相比，卫星光轴在地球表面扫过的距离与速度如图14和15。
将匀降速后的速度放大3倍后与常规推扫的进行对比如图16。
仿真结果表明卫星0°侧摆，匀降速33.3％条件下推扫30s后卫星光轴扫过的距离为70717.12m，卫星常规推扫光轴扫过的距离为212193.79m，匀降速推扫30秒后的误差为0.019％。匀降速推扫30s后光轴速度为2357.47m/s，卫星常规推扫光轴的速度为7075.24m/s,匀降速推扫30秒后的误差为0.039％。
b)左摆匀降速仿真
设降速推扫的比例为50％，则侧摆角为20°条件下，匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的欧拉角、期望角速度与卫星姿态的仿真分别如图17、图18和图19，图19中四边形虚线M1所框选的区域为侧摆20°匀降速推扫扫过的区域，四边形区域N1为常规星下点推扫扫过的区域，四边形虚线L1所框选的区域为侧摆20°常规推扫扫过的区域，satellite1表示卫星。
成像30秒期间内，常规推扫与匀降速推扫相比，卫星光轴在地球表面扫过的距离与速度图20和图21。
将匀降速后的速度放大2倍后与常规推扫的进行对比如图22。
卫星20°侧摆，匀降速50％推扫30s后卫星光轴扫过的距离为106180.51m，卫星常规推扫光轴扫过的距离为212390.02m，匀降速30秒后的误差为0.014％。匀降速推扫30s后光轴速度为3539.83m/s，常规推扫卫星光轴的速度为7081.58m/s,匀降速推扫30秒后的误差为0.027％。
c)右摆匀降速仿真
设降速推扫的比例为25％，则侧摆角为-20°条件下，匀降速推扫后卫星本体系相对轨道系的欧拉角、期望角速度与卫星姿态的仿真如图23、图24和图25，图25中四边形虚线M2所框选的区域为侧摆-20°匀降速推扫扫过的区域，四边形区域N2为常规星下点推扫扫过的区域，四边形虚线L2所框选的区域为侧摆-20°常规推扫扫过的区域，satellite1表示卫星。
成像30秒期间内，常规推扫与匀降速推扫相比，卫星光轴在地球表面扫过的距离与速度如图26、图27。
将匀降速后的速度放大4倍后与常规推扫的进行对比如图28。
卫星-20°侧摆，匀降速25％推扫30s后卫星光轴扫过的距离为211792.19m，卫星常规推扫光轴扫过的距离为52935.02m，匀降速推扫30秒后的误差为0.025％。匀降速30s后光轴速度为1764.64m/s，卫星常规推扫光轴速度为7062.04m/s,匀降速推扫30秒后的误差为0.049％。
结果表明，在无侧摆情况下33.3％匀降速推扫姿态控制符合预期，在侧摆20°情况下50％匀降速推扫姿态控制符合预期，在侧摆-20°情况下25％匀降速推扫姿态控制符合预期。结果表明在不同侧摆与不同匀降速比例的条件下，该算法均能达到期望的规划姿态，对低轨光学卫星的在轨应用具有一定的参考意义。
因此本发明是一种可均匀降低成像区域相对地球表面速度的推扫姿态规划方法，能够满足低轨光学卫星面临的各种复杂的成像需求，可使卫星在成像期间以0％到100％任意的百分比来进行匀降速推扫成像，成像期间可保证成像条带平行于星下点轨迹，姿态控制效果良好。
Claims (8)
1.低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在卫星开始进行匀降速推扫时，计算卫星匀降速后虚拟轨道的位置；
步骤2、计算卫星相机光轴指向的方向矢量，通过卫星相机光轴指向的方向矢量、结合步骤1得到的卫星匀降速后虚拟轨道的位置，解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息；
步骤3、根据卫星当前的位置与速度、结合步骤2得到的位置信息，解算卫星匀降速推扫成像目标点的期望姿态。
2.如权利要求1所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤3具体为：根据卫星当前的位置和卫星当前的速度、结合步骤2得到的位置信息，解算卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数，根据期望坐标系相对轨道坐标系的四元数解算期望坐标系相对卫星本体系的四元数，根据期望坐标系相对卫星本体系的四元数计算出期望坐标系相对卫星本体系的角速度。
3.如权利要求1所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
设匀降速推扫开始时刻为t0，卫星在J2000惯性系下的初始位置为rJ0＝[rx0,ry0,rz0]T，J2000惯性系下的初始速度为vJ0＝[vx0,vy0,vz0]T，Δt时间后卫星的位置为rJt＝[rJxt,rJyt,rJzt]T，速度为vJt＝[vJxt,vJyt,vJzt]T；设匀降速推扫的比例为n，n<1，Δt时间后卫星匀降速推扫对应的虚拟位置与虚拟速度为Δt′时间卫星在J2000惯性系下的位置rJnt＝[rJxnt,rJynt,rJznt]T，Δt时间后卫星匀降速推扫对应的虚拟速度为Δt′时间卫星在J2000惯性系下的速度vJnt＝[vJxnt,vJynt,vJznt]T，Δt′＝nΔt；
当卫星进行匀降速推扫成像任务时，采用二体模型进行虚拟轨道递推，
式中，
公式(1)所用物理量单位采用人卫单位系统，其中1人卫长度单位等于6378137m；1人卫时间单位等于806.8111238s，星上姿控系统使用的长度单位为m，时间单位为s，略去有
其中
将公式(2)解算出的卫星在J2000惯性系下的位置rJnt转换为卫星在WGS84系下虚拟轨道的位置rnt，步骤一完成，得到卫星匀降速后虚拟轨道的位置rnt。
4.如权利要求1所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤2的卫星相机光轴指向的方向矢量的计算过程为：
在卫星本体系中，相机光轴指向的方向矢量为
rc＝[tanα tanβ 1]T (4)
其中，α为rc在卫星本体系XOZ面上的投影与+OZ轴方向的夹角，β为rc在卫星本体系YOZ面上的投影与+OZ轴方向的夹角；
在WGS84系中，卫星相机光轴指向的方向矢量为
rtar＝TwiTioTobrc (5)
其中，Twi为J2000惯性系至WGS84地固坐标系的转换矩阵，Tio为轨道坐标系至J2000惯性系转换矩阵，Tob为卫星本体系至轨道坐标系的转换矩阵。
5.如权利要求1所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤2的解算卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息的计算过程为：
相机光轴与地球表面的交点为卫星匀降速推扫成像目标点，卫星匀降速推扫成像目标点的坐标在WGS84系中的位置矢量为
其中，rtar为卫星相机光轴指向的方向矢量；k为正实数，表示对卫星光轴指向方向矢量rtar的缩放；rnt为卫星对应卫星匀降速后虚拟轨道的卫星位置；
在WGS84系下的地球长半轴ae＝6378.137km、地球短半轴be＝6356.7523km的模型下，地心半径r由地心纬度λ唯一确定，根据椭圆方程有：
其中t为椭圆方程的中间变量，由公式(7)可得：
由公式(7)和公式(8)可解得卫星匀降速推扫成像目标点的地心半径：
其中：
联立公式(9)和公式(10)得：
将公式(6)带入公式(11)得：
公式(12)构成了以k为变量的一元二次方程组，则k的解集为
其中，
k为k1和k2两者中的最小值；
将k、rtar和步骤1计算得出的卫星匀降速后虚拟轨道的位置共同代入公式(6)，解算出匀降速推扫后相机光轴指向目标点在WGS84系下的坐标rtar84，rtar84为卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息。
6.如权利要求2所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤3的解算卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数的计算过程为：
根据卫星相机光轴指向的方向矢量由匀降速推扫过程中卫星在WGS84系下的位置与卫星匀降速推扫成像目标点的位置信息决定，计算欧拉轴角；根据欧拉轴角计算卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数。
7.如权利要求6所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤3的解算卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数的具体过程为：
定义匀降速推扫过程中卫星在WGS84系下的位置为点A，该位置矢量为定义卫星匀降速推扫成像目标点在WGS84系下的位置为点B，该位置矢量为
地球自转角速度为ωie＝[0,0,0.0000729212]T，卫星相对J2000惯性系的速度在WGS84系中的投影vx，
vx＝ωie×rt+vt (15)
其中，vx的方向为轨道坐标系X轴在WGS84系中的投影，vt为卫星在WGS84系下的速度，rt为卫星在WGS84系下的位置；
向量与的夹角为欧拉轴角，欧拉轴角为：
轨道坐标系Y轴在WGS84系下的单位向量为：
轨道坐标系X轴在WGS84系下的单位向量为：
轨道坐标系Z轴在WGS84系下的单位向量为：
地心、卫星与目标点构成平面的法向量为：
根据欧拉轴角得出卫星指向匀降速推扫成像目标点的期望坐标系相对轨道坐标系的四元数qoh：
8.如权利要求2所述的低轨光学卫星匀降速推扫姿态规划方法，其特征在于，所述步骤3的根据期望坐标系相对卫星本体系的四元数计算出期望坐标系相对卫星本体系的角速度的计算过程为：
由星上定姿系统给出的卫星本体系相对惯性系的四元数qib、J2000惯性系相对轨道坐标系的四元数qoi，计算卫星本体系相对轨道坐标系的四元数qob：
由期望坐标系相对轨道坐标系的四元数qoh与轨道坐标系相对卫星本体系的四元数qbo，计算期望坐标系相对卫星本体系的四元数qbh：
根据qbh计算期望坐标系相对卫星本体系的角速度。
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