CN111722635B - 一种遥感卫星并行处理任务的方法以及遥感卫星系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种遥感卫星并行处理任务的方法以及遥感卫星系统，可以使得遥感卫星能够并行执行至少两种任务，提高遥感卫星的工作效率。该方法包括：根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据，其中，所述第二控制周期位于所述第一控制周期之后；根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角；按照所述第一卫星姿态数据执行成像记录任务，以及按照所述目标指向角执行数据传输任务。

Description

一种遥感卫星并行处理任务的方法以及遥感卫星系统

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，尤其涉及一种遥感卫星并行处理任务的方法以及遥感卫星。

背景技术

目前通过遥感卫星的测控通道设置遥感卫星运行的任务。例如可将需要遥感卫星执行的任务(例如成像记录任务和数据传输任务等)通过遥感卫星的测控通道注入卫星。如果遥感卫星串行执行多个任务，显然工作效率较低，所以提出了遥感卫星并行执行多个任务。

但是由于为遥感卫星布置的多个任务之间存在关联，例如成像记录任务需要调整卫星的姿态数据，而数据传输任务则要求卫星的姿态数据尽量不变。如果遥感卫星同时执行成像记录任务和数据传输任务，那么执行成像记录任务调整了姿态数据，姿态数据的变化，导致数据传输任务的性能下降。

为此，对于存在关联的多个任务，采用的是分时执行，即同一时间段内只允许其中的一个任务执行，显然工作效率较低。

发明内容

本申请实施例提供一种遥感卫星并行处理任务的方法以及遥感卫星系统，可以使得遥感卫星能够并行执行至少两种任务，提高遥感卫星的工作效率。

第一方面，提供了一种遥感卫星并行处理任务的方法，该方法可以由遥感卫星执行，该方法包括：

根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据，其中，所述第二控制周期位于所述第一控制周期之后；

根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角；

按照所述第一卫星姿态数据执行成像记录任务，以及按照所述目标指向角执行数据传输任务。

可选的，根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据包括：

获取多个相邻第三控制周期的多个第三卫星姿态数据，其中，所述第三控制周期位于所述第一控制周期之前，一个所述第三控制周期对应一个所述第三卫星姿态数据；

对所述第一卫星姿态数据以及所述多个第三卫星姿态数据进行拟合，获得姿态拟合曲线；

根据所述姿态拟合曲线确定所述第二卫星姿态数据。

可选的，对所述第一卫星姿态数据以及所述多个第三卫星姿态数据进行拟合，包括：

采用最小二乘多项式拟合曲线的方法对所述第一卫星姿态数据以及所述多个第三卫星姿态数据进行拟合。

可选的，根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角，包括：

根据所述第二卫星姿态数据以及卫星轨道数据确定所述目标指向角。

可选的，所述方法还包括：

对接收的多个参数进行合理性判断，其中，所述多个参数包括所述成像记录任务的相关参数，以及所述数据传输任务的相关参数；

若确定所述多个参数合理，则将所述多个参数分解为第一部分参数和第二部分参数，其中，所述第一部分为所述成像记录任务的参数，所述第二部分参数为所述数据传输任务的参数；

分别调度所述第一部分参数和所述第二部分参数。

第二方面，本申请实施例提供一种遥感卫星系统，该系统包括地面站系统和卫星系统，所述卫星系统包括星务计算机、姿轨控计算机，其中，

所述姿轨控计算机用于根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据，并根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角，其中，所述第二控制周期位于所述第一控制周期之后；

所述星务计算机用于按照所述第一卫星姿态数据执行成像记录任务，以及按照所述目标指向角执行数据传输任务。

可选的，所述系统还包括姿态敏感部件，所述姿轨控计算机具体用于：

接收来自所述姿态敏感部件采集的所述第一卫星姿态数据，以及所述姿态敏感部件在多个相邻第三控制周期采集的的多个第三卫星姿态数据，其中，所述第三控制周期位于所述第一控制周期之前，一个所述第三控制周期对应一个所述第三卫星姿态数据；

对所述第一卫星姿态数据以及所述多个第三卫星姿态数据进行拟合，获得姿态拟合曲线；

根据所述姿态拟合曲线确定所述第二卫星姿态数据。

可选的，所述系统还包括导航接收机，所述姿轨控计算机具体用于：

接收来自所述导航接收机发送的卫星轨道数据；

根据所述卫星轨道数据以及所述第二卫星姿态数据确定所述目标指向角。

可选的，所述星务计算机还用于：

对接收的多个参数进行合理性判断，其中，所述多个参数包括所述成像记录任务的相关参数，以及所述数据传输任务的相关参数；

若确定所述多个参数合理，则将所述多个参数分解为第一部分参数和第二部分参数，其中，所述第一部分为所述成像记录任务的参数，所述第二部分参数为所述数据传输任务的参数；

分别调度所述第一部分参数和所述第二部分参数。

第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被计算机执行时，使所述计算机执行如第一方面中任意一项所述的方法。

附图说明

图1为本申请实施例提供的遥感卫星系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的遥感卫星并行处理任务的方法的一流程示意图；

图3为本申请实施例提供的卫星一次姿态机动过程中的三轴角度变化示意图；

图4为本申请实施例提供的卫星一次成像记录任务过程中，以X轴为例的姿态预报结果；

图5为本申请实施例提供的卫星一次成像记录任务和数据传输任务并行执行的过程中，采用本发明提出的解耦算法计算得到的数传天线X轴预指向角度及误差；

图6为本申请实施例提供的卫星一次成像记录任务和数据传输任务并行执行过程中，采用本发明提出的解耦算法计算得到的数传天线Y轴预指向角度及误差；

图7为本申请实施例提供的遥感卫星系统的一种结构示意图。

具体实现方式

为了使本申请实施例的目的、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。

本申请实施例提供的技术方案可以应用于遥感卫星系统，该遥感卫星系统包括地面站系统和卫星系统，卫星系统可包括用于承载遥感器的遥感平台以及遥感器。遥感器可包括摄像机、扫描仪、光谱仪等，遥感平台可包括火箭、飞机、载人宇宙飞船、卫星等。遥感卫星系统可以执行多种任务，例如卫星成像记录任务、数据传输任务等。为了方便用户对遥感卫星系统的控制，提出了任务管理自主设计。也就是将与任务相关的信息通过测控通道注入到卫星。例如将与卫星成像记录任务相关的成像时间、成像地点、工作载荷等信息注入到卫星，又例如将与数据传输任务相关的传输时间、传输文件以及地面站选择等信息注入到卫星。换句话说，就是在地面站系统设计卫星成像记录任务相关信息，以及设计数据传输任务相关信息，并将所设计的信息注入到卫星，而不需要对卫星的内部功能模块或者部件的底层驱动进行修改，就可以实现卫星成像记录任务或者数据传输任务的执行。

在一些实施例中，地面站系统可以地面成像目标需求为触发，制定成像记录任务。示例性的，地面站系统可以配置成像记录任务的相关参数，例如任务起始时刻、结束时刻、卫星姿态期望、载荷配置、载荷成像模式、数据处理需求(如数据压缩、云判处理、几何/辐射校正等)等。地面站系统配置成像记录任务的相关参数之后，通过地面站系统与卫星系统之间的测控通道将所配置的参数注入到卫星系统，即将成像记录任务注入到卫星系统。

同理，地面站系统以地面站可视条件为触发，可制定数据传输任务。示例性的，地面站系统可以配置数据传输任务的相关参数，例如任务起始时刻、结束时刻、地面站地理位置、待传输文件属性(如文件数量、文件名称、数据起止时间、载荷类型等)、信道参数(如编码调制方式、传输速率等)、传输类型(如对地传输、中继传输等)等。地面站系统配置数据传输任务的相关参数之后，通过地面站系统与卫星系统之间的测控通道将所配置的参数注入到卫星系统，即将数据传输任务注入到卫星系统。

卫星系统可包括星务计算机、姿控执行部件、姿态敏感部件、导航接收机、姿轨控计算机和数传天线伺服控制器。其中，星务计算机可用于接收地面站系统注入的成像记录任务和数据传输任务，并提取成像记录任务的相关参数和数据传输任务的相关参数，以及对这些参数进行处理。姿控执行部件可用于调整卫星姿态。姿态敏感部件可用于采集卫星在某个时刻的姿态数据。导航接收机可获取用于指示卫星轨道的数据。姿轨控计算机可根据导航接收机采集的卫星轨道数据以及姿态敏感部件采集的卫星姿态确定天线的预指向角，即在下一个控制周期内天线的指向角。

具体而言，在成像记录任务过程中，星务计算机接收到地面站系统注入的成像记录任务后，可以获取该成像记录任务所期待的卫星姿态，并通过姿控执行部件来调整成像记录任务所需的卫星姿态。

在数据传输任务过程中，为了保证数据传输的可靠性，可通过导航接收机采集到的卫星轨道和姿态敏感部件采集到的姿态信息，计算天线对地面站的指向角度，使得天线波束中心始终指向地面站。在一些实施例中，为了提高数据传输的发射有效辐射功率值(Effective Isotropic Radiated Power，EIRP)值，卫星普遍采用X-Y二维机械转动的高增益点波束天线。所以计算天线对地面站的指向角度可以是计算X、Y轴对地面站的指向角度，从而在设定的控制周期内通过姿控执行部件控制X、Y轴转动到位，使得天线波束中心始终指向地面站。

在一些实施例中，可对卫星成像记录任务和数据传输任务执行分时操作，也就是同一段时间内只能执行卫星成像记录任务和数据传输任务中的一种任务，显然效率较低。为了提高遥感卫星系统执行任务的效率，提出了并行执行卫星成像记录任务和数据传输任务。

但是由于卫星成像记录任务涉及的参数与数据传输任务涉及的参数可能存在部分相同，这就导致卫星成像记录任务的执行会影响数据传输任务的执行。例如，卫星成像记录任务涉及的参数之一为卫星姿态，即卫星成像记录任务提出对卫星姿态的期望，在卫星成像记录任务过程中，为了达到期望卫星姿态，需要调整卫星姿态。在一些实施例中，可以通过姿控执行部件(也就是控制卫星姿态的系统)根据该期望，控制卫星绕偏航、俯仰和滚动轴来调整卫星姿态。例如，可通过控制承载卫星的遥感平台的三轴的转动来控制卫星姿态角度的变化，控制三轴转动的过程可以是初始姿态角度→匀角加速度α加速至最大角速度ω→以角速度ω做匀速转动→匀角加速度减速至0°/s，该过程也称为姿态机动。对于连续点目标成像来说，需要卫星在两个点目标之间完成敏捷姿态机动。

但是卫星姿态是数据传输任务中天线对地面站指向角度的决定因素之一，传统的数据传输任务是以固定姿态角度作为输入，进行天线对地面站指向角的计算。如果并行执行卫星成像记录任务和数据传输任务，那么由于卫星成像记录任务中调整卫星姿态，即卫星姿态持续变化，这就导致天线对地面站指向角的变化，且随着控制周期的累加，最终确定天线对地面站指向角误差也越来越大，甚至超出天线对地面站指向角的精度要求，从而无法满足目标成像过程中的数据传输。

鉴于此，本发明实施例提供了一种遥感卫星并行处理任务的方法。在该方法中，可根据上一控制周期中卫星成像记录任务使用的卫星姿态数据预测下一控制周期中的卫星姿态数据，进而根据预测获得的卫星姿态数据计算执行数据传输任务中，需要调整的数传天线的指向角。由于本申请实施例不是根据成像记录任务在下一控制周期调整的实际卫星姿态数据计算数传天线的指向角，从而可消除在执行数据传输任务过程中由于卫星姿态变化导致的数传天线预指向角度的计算偏差。进而可并行执行成像记录任务和数据传输任务，提高执行任务的效率。

下面结合说明书附图介绍本发明实施例提供的技术方案。

请参见图2，为本申请实施例提供的遥感卫星并行处理任务的方法的流程示意图，具体流程描述如下。

S201、地面站系统将成像记录任务和数据传输任务注入到卫星系统。

地面站系统可制定各个需要执行的任务，例如成像记录任务和数据传输任务。在制定成像记录任务和数据传输任务的过程中，可设置成像记录任务的相关参数，以及数据传输任务的相关参数，并注入到卫星系统。应理解，地面站系统将成像记录任务和数据传输任务注入到卫星系统还可能涉及其他必须的操作，具体可沿用目前地面站系统向卫星系统注入任务的方法，这里不再赘述。

S202、卫星系统判断成像记录任务的相关参数以及数据传输任务的相关参数是否合理。

卫星系统中的星务计算机接收到地面站系统注入的成像记录任务和数据传输任务之后，可提取成像记录任务的相关参数和数据传输任务的相关参数。由于地面站系统设置的各个任务的相关参数有可能不合理，例如地面站系统为数据传输任务设置的数据压缩率不合理等。这就需要星务计算机对所接收到的成像记录任务的各个参数进行合理性判断，以及对数据传输任务的各个参数进行合理性判断。

如果某个参数不合理，那么卫星系统可以告知地面站系统，以使得地面站系统重新设置该参数。相反，如果所有的参数都合理，卫星系统可以分解和/或调度各个参数。示例性的，由于成像记录任务的相关参数和数据传输任务的相关参数一起注入到卫星系统，所以卫星系统确定各个参数合理之后，可以将接收的多个参数进行分解。即从多个参数中确定哪些参数是成像记录任务的，哪些参数是数据传输任务的。星务计算机分解成像记录任务的参数，以保证各个参数能够使得卫星飞经成像目标时，例如遥感平台将卫星姿态调整至成像所需姿态，载荷开机并工作在指定模式下进行对地成像，星载数据处理及传输系统对载荷成像数据进行处理后，实时送入星载存储器进行存储。同理，星务计算机将数据传输任务的相关参数进行分解和调度，使得卫星飞经地面站可视范围内时，星载数据处理及传输系统按照指定的参数对载荷成像数据进行传输。

S203、卫星系统根据成像记录任务的相关参数执行成像记录任务。

卫星系统执行成像记录任务时，可以根据成像记录任务的相关参数调整卫星姿态。例如姿轨控制计算机和姿控计算机按照成像记录任务的相关参数执行姿态机动，使得在成像记录任务的起始时刻，姿态机动到位并稳定。之后星务计算机统一调度卫星载荷、姿控执行部件、数据处理设备以及存储设备等共同执行成像记录任务。当进行连续多目标成像时，则遥感平台需在多个目标的间隔时间内完成快速姿态机动和稳定，以使得载荷成像视角指向各成像目标。

S204、卫星系统根据数据传输任务的相关参数执行数据传输任务。

应理解，卫星姿态决定了数据传输任务中数传天线双轴对地面站的指向，在数据传输任务过程中，需要以固定姿态角度作为输入，进行天线对地面站指向角的计算。例如，可通过导航接收机采集到的卫星轨道，以及姿态敏感部件采集到的姿态信息，计算遥感平台的X、Y轴对地面站的预指向角度。这样在设定的控制周期内控制双轴转动到位，即控制X、Y轴对地面站的角度为预指向角度周，使得天线波束中心始终指向地面站。

但是在成像记录任务过程中，需要调整卫星姿态，这就导致卫星姿态发生变化。因此，在本申请实施例中，在数传天线的双轴预指向角度计算中，需充分考虑卫星姿态可能的变化趋势对指向角度的影响，以需要消除数据传输任务过程中由于卫星姿态变化导致的数传天线预指向角度的计算偏差，保证天线波束中心对地面站的指向精度。

示例性的，在本申请实施例中，姿轨控计算机可通过上一控制周期的卫星姿态数据预测下一控制周期的卫星姿态数据，进而根据预测的下一控制周期的卫星姿态数据计算数传天线的双轴预指向角度。而不是根据当前控制周期由于成像记录任务调整的卫星姿态计算数传天线的双轴预指向角度，从而消除由于成像记录任务的执行对数据传输任务的执行的影响。

在数据传输任务过程中，星务计算机可以向姿轨控计算机调度数据传输任务的起始时刻、结束时刻以及地面站地理位置信息。姿轨控计算机获取姿态敏感部件采集的卫星姿态数据，并从导航接收机获取卫星当前时刻t_i的卫星位置、速度和时间数据(PVT数据)，姿轨控计算机根据该卫星姿态数据和PTV数据计算数传天线的预指向角度。请继续参见图2，为姿轨控计算机计算数传天线的双轴预指向角度的流程图。

S2041、姿轨控计算机根据第一控制周期的第一卫星姿态数据确定第二控制周期的第二卫星姿态数据，其中，第二控制周期位于第一控制周期之后。

姿轨控计算机根据第一卫星姿态数据，计算得到卫星的本体系在当前时刻t_i的三轴姿态角。例如姿轨控计算机将第一卫星姿态数据进行坐标转化，可获得当前t_i时刻的卫星本体坐标系相对轨道坐标的转换欧拉角，即得到卫星的本体系三轴姿态角。具体的，姿态敏感部件就惯性空间坐标系(J2000坐标系)相对于姿态敏感部件自身的坐标系进行测量，获得从姿态敏感部件自身的坐标系到惯性空间坐标系的转换矩阵，记为Tis。导航接收机测量并计算得到从惯性坐标系到轨道坐标系的实时转换矩阵，记为Toi。假设，定义卫星姿态为卫星本体相对于轨道坐标系下零姿态的偏差，记为Tbb₀，并定义卫星轨道坐标系到本体零姿态坐标系的转换矩阵为Tb₀o。通常来说，卫星本体零姿态坐标系常常与轨道坐标系重合，即Tb₀o是由设计保证的固定转换矩阵。定义从姿态敏感部件自身的坐标系到卫星本体坐标系的转换矩阵为Tbs，该矩阵通常通过地面标定，那么有Tbb₀＝(Tb₀o*TOi*Tis*(Tbs)^-1)^-1。根据设计选定的三轴转序，可将Tbb₀转换为欧拉角A_X、Y、Z＝[αβγ]表示。

S1042、姿轨控计算机根据当前时刻t_i的卫星姿态数据及所述当前时刻t_i之前的m个相邻测量周期的卫星姿态数据确定卫星本体系在下一时刻t_i+1的三轴姿态角。

本申请实施例旨在通过上一时刻的三轴姿态角推测下一时刻的三轴姿态角，以消除由于三轴姿态角的连续变化导致计算数传天线的预指向角的偏差。为此，本申请实施例可将当前时刻的卫星姿态数据及所述当前时刻之前的m个相邻测量周期的卫星姿态数据进行拟合，获得姿态拟合曲线。

考虑到，卫星姿态机动过程为：初始姿态角度→匀角加速度α加速至最大角速度ω→以角速度ω做匀速转动→匀角加速度减速至0°/s→机动到位，因此三轴的加、减速过程均为匀角加速度的加、减速过程。为了保证姿态拟合曲线的平滑性，以及节约姿轨控计算机计算资源。在本申请实施例中，拟合多项式阶数选择为2阶。也就是姿轨控计算机可最小二乘多项式曲线拟合的方法将当前时刻的卫星姿态数据及所述当前时刻之前的m个相邻测量周期的卫星姿态数据进行拟合。拟合之后可获得二阶姿态拟合曲线A_X、Y、Z＝P(t)。该姿态拟合曲线可表征卫星姿态数据的变化规律。从而根据该姿态拟合曲线可以确定在下一个控制周期内的卫星姿态数据，即第二卫星姿态数据。应理解，姿态拟合曲线也可示意三轴姿态角的变化规律，即可以根据A_X、Y、Z＝P(t)可确定下一时刻t_i+1的三轴姿态角

S1043、姿轨控计算机根据第二卫星姿态数据计算在第二控制周期内的数传天线的双轴预指向角度。

姿轨控计算机根据第二卫星姿态数据可确定三轴姿态角，进而根据三轴姿态角计算在第二控制周期的数传天线的双轴预指向角度，即目标指向角。具体的，姿轨控计算机根据下一时刻t_i+1的三轴姿态角

以及t_i+1时刻的轨道位置外推数据计算，在t_i+1时刻的数传天线的双轴预指向角度，这样便、和上一时刻的三轴姿态角推测获得的，并不是由于成像记录任务的执行调整卫星姿态获得的。因此，可以消除由于成像记录任务的执行调整卫星姿态，引起三轴姿态角的连续变化导致计算数传天线的预指向角的偏差。

S1044、姿轨控计算机根据计算得到的数传天线的双轴预指向角度控制数传天线在指定时刻转动到位。

应理解，姿轨控计算机控制数传天线在指定时刻转动到位，可以使得天线波束中心始终执行地面站，以保证数据传输的可靠性。

为了便于理解，下面以一个500km轨道低轨遥感卫星并行执行成像记录任务和数据传输任务为例，介绍本申请实施例并行执行成像记录任务和数据传输任务的流程。

首先，地面站系统将成像记录任务和数据传输任务注入到卫星系统。

例如，地面站系统可设置成像记录任务的起始时刻的累计星时t_{j_on}＝5345s，成像期待姿态角度为【32°，0°，0°】(1-2-3转序)。地面站系统可设置数据传输任务的传输起始时刻为地面站接收仰角≤5°，对应传输起始时刻的累计星时为t_{f_on}＝5100s，传输结束时刻的累计星时为t_{f_off}＝5400s。

之后，星务计算机对卫星系统判断成像记录任务的相关参数以及数据传输任务的相关参数是否合理。应理解，如果成像记录任务的相关参数以及数据传输任务的相关参数合理，星务计算机可调度数据传输任务先执行，在数据传输任务过程中启动成像记录任务，即并行执行数据传输任务和成像记录任务。

例如，星务计算机向姿轨控计算机调度成像记录任务的起始时刻为t_{j_on}＝5345s，成像期待姿态角度为【32°，0°，0°】，姿控执行部件按照1-2-3转序的顺序调整卫星姿态。由于姿控执行部件所需的机动及稳定时间为160s，因此姿轨控计算机在t_{j_pre}＝5185s时刻启动控制姿控执行部件，这样可确保在t_j0＝5345s前完成滚动轴从0°到32°的机动并稳定，Y轴和Z轴(天线的双轴)保持正常飞行零姿态不动。假设X轴机动过程中的姿态角加速度绝对值|α|＝0.033°/s²，最大转动角速度ω＝0.5°/s。同理，星务计算机向姿轨控计算机调度数据传输任务的起始时刻和结束时刻分别为t_{f_on}＝5100s和t_foff＝5400s。

执行数据传输任务的过程中，姿轨控计算机计算数传天线的双轴预指向角度，并根据该预指向角度控制数传天线在指定时刻转动到位。具体的，执行数据传输任务时，姿轨控计算机从t_{f_on}＝5100s时刻起，以Δt＝0.5s为控制周期，进行数传天线预指向角的计算。而在t_{j_Aon}＝5185s～t_{j_Aoff}＝5260s期间由于成像记录任务调整卫星姿态，即持续的姿态机动带来卫星滚动轴姿态的持续变化。所以本申请实施例中，姿轨控计算机利用t_{f_on}及历史PVT数据预测t_{f_on}+Δt时刻的轨道位置P|t＝t_{f_on}+Δt。且，姿轨控计算机根据如图3所示的姿态拟合曲线，预测t_{f_on}+Δt时刻卫星三轴姿态角A_X、Y、Z|t＝t_{f_on}+Δt。应理解，姿态拟合曲线，即采用最小二乘多项式曲线拟合的方法，将t_{f_on}及位于t_{f_on}之前收集的例如3个相邻测量周期的姿态数据进行拟合，获得的以时间为变量的二阶姿态曲线A_X、Y、Z＝P(t)。姿轨控计算机根据t_{f_on}+Δt时刻的轨道位置P|t＝t_{f_on}+Δt和三轴姿态角A_X、Y、Z|t＝t_{f_on}+Δt计算得到t_{f_on}+Δt时刻的数传天线的双轴指向角，并在Δt周期内控制数传天线转动至该角度。由于t_{f_on}+Δt的卫星三轴姿态角是根据姿态拟合曲线预测的，并不是是成像记录任务在t_{f_on}+Δt时刻实际调整的卫星三轴姿态角，所以可消除由于持续的姿态机动带来卫星滚动轴姿态的持续变化所导致的数传天线的双轴指向角的计算偏差。

应理解，以此类推，姿轨控计算机可以得到各控制周期所对应的卫星轨道位置P_i|t＝t_{f_on}+i*Δt和三轴姿态角

并在每个Δt周期内控制数传天线转动至相应角度，直到数据传输任务结束。

请参见图4，为本申请实施例提供的方法得到的卫星姿态曲线与实际卫星姿态曲线的误差示意图。图4以角度变化最大的滚动轴为例，从图4中可以看出，本申请实施例提供的方法得到的卫星姿态曲线与实际卫星姿态曲线的误差范围不超过±0.06°。该误差最大值出现在机动轴开始加、减速的时刻，而在匀速转动过程中，误差范围不超过±0.02°。

且通过本申请实施例提供的方法计算得到的数传天线的X、Y轴指向角度计算误差示意图分别为图5和图6。从图5和图6中可以看出，数传天线的X、Y轴指向角度的误差范围不超过±0.06°和±0.04°，该误差范围与姿态曲线的误差量级相当，对于指向精度优于0.5°的指标要求，该误差项贡献约为12％，满足实际需求。

本申请实施例中，姿轨控计算机可通过上一控制周期的卫星姿态数据预测下一控制周期的卫星姿态数据，进而根据预测的下一控制周期的卫星姿态数据计算数传天线的双轴预指向角度。而不是根据当前控制周期由于成像记录任务调整的卫星姿态计算数传天线的双轴预指向角度，从而可以消除由于成像记录任务的执行对数据传输任务的执行的影响。这样就可以并行执行成像记录任务和数据传输任务，提高任务的执行效率。

基于同一发明构思，本发明一实施例提供一种遥感卫星系统，该遥感卫星系统中包括的星务计算机、姿控执行部件、姿态敏感部件、导航接收机、姿轨控计算机和数传天线伺服控制器用于支持遥感卫星系统执行图2中的步骤。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，在此不再赘述。

请参见图7，基于同一发明构思，本发明一实施例提供一种遥感卫星系统，该遥感卫星系统可以包括：至少一个处理器701，处理器701用于执行存储器中存储的计算机程序时实现本发明实施例提供的如图2所示的方法的步骤。

处理器701具体可以是中央处理器、特定应用集成电路(英文：ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称：ASIC)，可以是一个或多个用于控制程序执行的集成电路，用于对遥感卫星系统包括的星务计算机、姿控执行部件、姿态敏感部件、导航接收机、姿轨控计算机和数传天线伺服控制器的动作进行控制管理，支持遥感卫星系统执行如图2所示的方法步骤。

可选的，该遥感卫星系统还包括与至少一个处理器连接的存储器702，存储器702可以包括只读存储器(英文：Read Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：RandomAccess Memory，简称：RAM)和磁盘存储器。存储器702用于存储处理器701运行时所需的数据，即存储有可被至少一个处理器701执行的指令，至少一个处理器701通过执行存储器702存储的指令，执行如图2和图3所示的方法。其中，存储器702的数量为一个或多个。其中，存储器702在图7中一并示出，但需要知道的是存储器702不是必选的功能模块，因此在图7中以虚线示出。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，计算机存储介质存储有计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如图2所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

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 (7)

1.一种遥感卫星数据并行处理任务的方法，其特征在于，包括：

根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据，具体为：获取多个相邻第三控制周期的多个第三卫星姿态数据；采用最小二乘多项式拟合曲线的方法对所述第一卫星姿态数据以及所述多个第三卫星姿态数据进行拟合，获得姿态拟合曲线；根据所述姿态拟合曲线确定所述第二卫星姿态数据；其中，所述第二控制周期位于所述第一控制周期之后，所述第三控制周期位于所述第一控制周期之前，一个所述第三控制周期对应一个所述第三卫星姿态数据；

根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角；

按照所述第一卫星姿态数据执行成像记录任务，以及按照所述目标指向角执行数据传输任务。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角，包括：

根据所述第二卫星姿态数据以及卫星轨道数据确定所述目标指向角。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对接收的多个参数进行合理性判断，其中，所述多个参数包括所述成像记录任务的相关参数，以及所述数据传输任务的相关参数；

若确定所述多个参数合理，则将所述多个参数分解为第一部分参数和第二部分参数，其中，所述第一部分为所述成像记录任务的参数，所述第二部分参数为所述数据传输任务的参数；

分别调度所述第一部分参数和所述第二部分参数。

4.一种遥感卫星系统，其特征在于，包括地面站系统和卫星系统，所述卫星系统包括星务计算机、姿轨控计算机、导航接收机、姿态敏感部件，其中，

所述姿轨控计算机用于根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据，并根据所述第二卫星姿态数据确定执行数据传输任务所使用的卫星天线对地面站的目标指向角；

其中，所述的根据第一控制周期的第一卫星姿态数据，确定第二控制周期的第二卫星姿态数据具体为：接收来自所述姿态敏感部件采集的所述第一卫星姿态数据，以及所述姿态敏感部件在多个相邻第三控制周期采集的多个第三卫星姿态数据；采用最小二乘多项式拟合曲线的方法对所述第一卫星姿态数据以及所述多个第三卫星姿态数据进行拟合，获得姿态拟合曲线；根据所述姿态拟合曲线确定所述第二卫星姿态数据；其中，所述第二控制周期位于所述第一控制周期之后，所述第三控制周期位于所述第一控制周期之前，一个所述第三控制周期对应一个所述第三卫星姿态数据；

所述星务计算机用于按照所述第一卫星姿态数据执行成像记录任务，以及按照所述目标指向角执行数据传输任务。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述姿轨控计算机具体用于：

接收来自所述导航接收机发送的卫星轨道数据；

根据所述卫星轨道数据以及所述第二卫星姿态数据确定所述目标指向角。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述星务计算机还用于：

对接收的多个参数进行合理性判断，其中，所述多个参数包括所述成像记录任务的相关参数，以及所述数据传输任务的相关参数；

若确定所述多个参数合理，则将所述多个参数分解为第一部分参数和第二部分参数，其中，所述第一部分为所述成像记录任务的参数，所述第二部分参数为所述数据传输任务的参数；

分别调度所述第一部分参数和所述第二部分参数。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被计算机执行时，使所述计算机执行如权利要求1~3中任意一项所述的方法。

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