CN113093246B - 地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法 - Google Patents
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Abstract
地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法涉及遥感卫星成像计算技术领域，解决了现有需要一种能兼顾多个目标点的高效算法的问题，包括：在卫星星下点地面轨迹公式中输入卫星轨道参数得到卫星星下点轨迹解析表达式；计算最大侧摆的像点坐标表达式；判断需要成像目标点中落在可成像区域范围内的可成像目标点；采用单纯形搜索方法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上成像点范围；根据成像点范围，采用二分法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点；计算该成像点的成像时刻，计算卫星对该可成像目标点成像时的侧摆角。本发明能够兼顾多个目标点，能够快速判定成像点及计算任务参数，计算结果准确高效，能够保证实际任务需求。
Description
技术领域
本发明涉及遥感卫星成像任务参数计算技术领域，具体涉及地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法。
背景技术
随着低轨遥感卫星的数量不断增加，对于卫星星座的运营压力也在不断增加，许多原本在地面进行的工作，需要逐渐以星上自主完成的形式进行，卫星成像任务规划即是其中重要的一项。卫星成像任务规划即是按照提前规划好的参数进行姿态机动，以对选择好的目标点进行成像，是一项比较复杂的工作，需要综合考虑卫星的拍摄能力、光照、遮挡、目标优先级等等因素。当需要成像的目标点过多，且同时管理的卫星数目过多时，任务量是巨大的。为此实现星上自主任务规划可以大大降低人力压力，同时能保证任务执行的流畅性。
传统成像点任务能力判定及参数计算一般通过轨道积分的方法实现，对于单个或几个目标点的计算，该方法适用；而对于几百或者几千个目标点，对于星载计算机来说，占用计算资源过大，短时间内无法完成计算。为了实现星上自主计算，需要改变计算方法，不能采用针对单个目标点逐一轨道递推计算搜索的方法，而是需要一种能兼顾多个目标点的高效算法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，包括如下步骤：
步骤一、在卫星星下点地面轨迹公式中输入卫星轨道参数，得到卫星星下点轨迹解析表达式；
步骤二、计算最大侧摆的像点坐标表达式；
步骤三、根据卫星星下点轨迹解析表达式和最大侧摆的像点坐标表达式，判断需要成像目标点中落在可成像区域范围内的可成像目标点；
步骤四、采用单纯形搜索方法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上成像点范围；根据成像点范围，采用二分法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点；根据可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度，计算该成像点的成像时刻，根据可成像目标点的经纬度和该可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度，计算卫星对该可成像目标点成像时的侧摆角。
本发明的有益效果是：
本发明地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法能够兼顾多个目标点，适用于对于星载计算机，能够快速判定成像点及计算任务参数，能够短时间内完成判断计算，计算结果准确高效，能够保证实际任务需求。本发明的星上成像点判定及任务参数计算，实现了在保证精度要求的条件下，也保证了计算效率。
附图说明
图1为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的流程图。
图2为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的步骤一得到的卫星星下点轨迹示意图。
图3为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的步骤二得到的卫星可成像范围图。
图4为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的步骤三的可成像目标点判定方法示意图。
图5为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的轨迹上成像点搜索方法示意图。
图6为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的需要侧摆的侧摆角近似计算方法示意图。
图7为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的侧摆方向计算方法示意图。
图8为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的目标点分布图。
图9为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的图8的目标点判定结果。
图10为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法的以1个目标点为例的目标点成像参数计算效果图。
图11为本发明的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法在实际应用中的目标点判定图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤一、在卫星星下点地面轨迹公式中输入卫星轨道参数，得到卫星星下点轨迹解析表达式；
步骤二、计算最大侧摆的像点坐标表达式；
步骤二、计算星下点轨迹对应的最大侧摆的像点坐标表达式，即计算卫星星下点轨迹解析表达式对应的最大侧摆的像点坐标表达式。
步骤三、根据步骤一得到的卫星星下点轨迹解析表达式和步骤二得到的最大侧摆的像点坐标表达式，判断需要成像的目标点中落在可成像区域范围内的可成像的目标点。
步骤四、采用单纯形搜索方法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上成像点范围；根据成像点范围，采用二分法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点；根据可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度，计算该成像点的成像时刻，根据可成像目标点的经纬度和该可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度，计算卫星对该可成像目标点成像时的侧摆角。
下面对各个步骤进行具体祥述。
步骤一、根据星下点经纬度变化率的表达式推导出需要用到的卫星星下点地面轨迹公式，再在卫星星下点地面轨迹公式中输入卫星对应的轨道参数，构建出对应的卫星星下点轨迹解析表达式。
星下点经纬度变化率的表达式如公式1所示，该式应用于TOD坐标系(true ofdate坐标系)下，仅考虑地球引力势的二阶带谐系数J2项的摄动影响：
其中φ为地心纬度，λ为地心经度，δ为赤纬，α为赤经。i为轨道倾角，u为纬度幅角，Ω为升交点赤经，wE为地球自转角速度，t为时间。wu＝du/dt是纬度幅角的变化率，对于小偏心率轨道(偏心率位于0附近)可以采用近似公式：
由J2造成的Ω的平均变化率WΩ公式为：
其中，RE为地球赤道半径，e为偏心率，μ为地球引力常数，a为轨道半长轴。
将公式(1)的自变量换为纬度幅角u，通过解微分方程，推导得到以地心纬度为自变量的地心经度表达式为：
公式(4)即为卫星星下点地面轨迹公式，其中，常数项C表示卫星当圈的升交点地理经度LAN。λ为地心经度，实际使用为了提高计算精度，需要应用下式将地心纬度转换到地理纬度：
φ1＝φ-fsin(2φ) (5)
其中φ1为地理纬度，f为地球扁率。
地心纬度和纬度幅角的关系可以表达为：
根据上式(6)可以得到对应地心纬度下的卫星纬度幅角u，φ≥0或φ＜0时，u均具有两个解。
公式(4)的输入参数包括轨道半长轴a、轨道倾角i、升交点地理经度LAN，其中可以采用轨道半长轴对应的平均轨道半长轴代替轨道半长轴、轨道倾角对应的平均轨道倾角代替轨道倾角。
假设卫星运行平均轨道高度为470km，轨道类型为太阳同步轨道，则取轨道半长轴a＝6848.137km，轨道倾角i＝97.2934°，升交点地理经度设为LAN＝35°。根据公式(4)，得到卫星星下点轨迹解析表达式，卫星星下点轨迹解析表达式所表示的卫星星下点轨迹曲线如图2所示，图2为卫星当圈的星下点轨迹，由于极地地区的区域一般可成像目标点很少，所以本实施方式中以南北纬70°之间的成像范围作为主要研究区域。
步骤二、根据星下点经纬度变化率的表达式推导卫星进行最大侧摆的像点坐标表达式，即得到成像范围边界线。
根据星下点经纬度变化率的表达式公式(1)，可以推导出地心经度对地心纬度的导数表达式为：
上式(7)中纬度幅角通过公式(6)求解，将纬度幅角带入到公式(7)，即可求出地心经度对地心纬度的导数。
假设卫星可成像最大侧摆角为γ，最大侧摆角γ下的成像点与卫星星下点轨迹上成像点(又称轨迹点)连线，这一连线的地心角为β，也就是最大侧摆的像点与该最大侧摆的像点对应的卫星星下点轨迹上成像点连线的地心角，卫星星下点轨迹点经纬度坐标为M＝(A1,A2)，则根据地心经度对地心纬度的导数得出最大侧摆机动后的成像点坐标N＝(B1,B2)为：
公式(8)即为最大侧摆的像点坐标表达式，也就是最大成像范围边界线表达式。最大成像范围边界线为两条，位于卫星星下点轨迹一侧(左侧)的最大侧摆后的成像范围边界线称为最大侧摆后的成像范围左边界线，位于卫星星下点轨迹另一侧(右侧)的最大侧摆后的成像范围边界线称为最大侧摆后的成像范围右边界线。假设最大侧摆角为40°，得到卫星星下点轨迹对应的最大侧摆成像范围，如图3所示(只考虑南北纬70°之间的成像范围)，图3中曲线①为卫星当圈的星下点轨迹，曲线②为卫星当圈星下点轨迹对应的最大成像范围曲线(即最大成像范围边界线)。
步骤三、根据步骤一得到的卫星星下点轨迹解析表达式和步骤二得到的最大侧摆的像点坐标表达式，判断需要成像目标点中落在可成像区域范围内的可成像目标点。
对可成像的目标点的判定主要指的是判定可选目标点是否在该星当前轨道圈次的可成像覆盖范围内，当可选需要成像的目标点数量较多时，需要使用一种简便高效的计算方式进行判定。本申请根据步骤一和步骤二的计算结果，采用同纬度线比对经度的方法进行判定。需要提到的是，对于轨迹上纬度最高的一小段区域，可以采用同经度线比对纬度的方法。考虑一般使用情况，本实施方式只列举同纬度线比对经度的方法。
选取轨道参数同上，考虑±70°纬度范围内，在该纬度范围内本方法适用。下面对该方法进行说明：
首先应用公式(4)构建卫星星下点轨迹的离散点序列，应用公式(8)构建最大成像范围边界线的离散点序列，然后根据需要成像目标点(如图4中的三角块)的纬度搜索到卫星星下点轨迹的离散点序列上(图4中的曲线①)同纬度的点，由于卫星星下点轨迹的离散点以散点表示，所以通过相邻两点插值出卫星星下点轨迹上与需要成像目标点同纬度的点称为P0点(如图4中的实心圆)；同样的方法，在最大侧摆后的成像范围的离散点序列上插值出与需要成像目标点同纬度的点O。最大侧摆后的成像范围左边界线上与需要成像目标点同纬度的点称为O1点，最大侧摆后的成像范围右边界线上与需要成像目标点同纬度的点称为O2点，点O1与点P0的经度差为ΔL1，点O2与点P0的经度差为ΔL2，ΔL1和ΔL2其一为正另一为负，需要成像目标点与点P0的经度差为ΔL3，如图4所示。
已知ΔL1、ΔL2和ΔL3，可以判定需要成像目标点在卫星星下点轨迹的左侧还是右侧，若ΔL3和ΔL1正负相同则需要成像目标点位于卫星星下点轨迹左侧，若ΔL3和ΔL2正负相同则需要成像目标点位于卫星星下点轨迹左侧。最后依据下式作为条件进行判断：
|ΔL3|≤|ΔL1|且ΔL3·ΔL1＞0 (9)
|ΔL3|≤|ΔL2|且ΔL3·ΔL2＞0 (10)
若需要成像目标点满足公式(9)或满足公式(10)，则判定可对该点成像，该点为可成像目标点，否则不能对该点成像，该点为不可成像目标点。按照上述方法可以对所有需要成像目标点依次进行成像判定，由于计算量的增加主要体现在插值比较上，所以增加目标点对应计算量增加不明显。
对于经过步骤三判定当轨可以成像的点，下一步需要计算对该点成像所需要的任务参数。任务参数主要包含两个，一个是卫星的成像时刻，一个是卫星成像时的侧摆角。
步骤四、采用单纯形搜索方法粗搜索可成像目标点T在卫星星下点轨迹上成像点范围；根据单纯形搜索方法得到的成像点范围，采用二分法精搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点Q；根据该可成像目标点T在卫星星下点轨迹上的成像点Q的经纬度，计算该成像点Q的成像时刻，根据该可成像目标点T的经纬度和该可成像目标点T在卫星星下点轨迹上的成像点Q的经纬度，计算卫星对该可成像目标点T成像时的侧摆角，称为卫星成像时的侧摆角，又称需要侧摆的侧摆角。
卫星成像时刻的确定是通过搜索卫星成像时对应的轨迹点实现的，卫星星下点轨迹点的搜索方法为单纯型法结合二分法，示意图如图5所示。
首先使用单纯形搜索方法搜索可成像目标点成像时的星下点轨迹上的成像点的范围，以星下点轨迹上与可成像目标点同纬度的点为搜索起点，具体搜索方法如下：
首先以卫星星下点轨迹上与可成像目标点同纬度点点P0作为搜索起点，从可成像目标点T向邻近纬度的第一搜索点P1连线，求解连线距离D1，如果P1点纬度比搜索起点P0点的纬度大，再以纬度比P1点大的临近点P2向T连线，P2为第二搜索点，求解P2与T连线距离D2。如果D2＜D1则继续搜索纬度更大的临近点，直到Dn-1＜Dn，则轨迹上成像点位于Dn-1和Dn之间，然后用到下面提到的二分法继续搜索得到轨迹上的成像点，其中，Dn为第n搜索点Pn与可成像目标点T连线的连线距离，Dn-1为第n-1搜索点Pn-1与可成像目标点T连线的连线距离。如果D2＞D1，则重新选择纬度比该轨迹点小的临近点作为第一搜索点P1，再寻找纬度比P1小的临近点P2作为第二搜索点，同样如果D2＜D1则继续搜索纬度更小的临近点，直到寻到Pn对应的连线距离Dn满足Dn-1＜Dn，则轨迹上成像点位于Dn-1和Dn之间，n为大于2的整数。
优选的是，上述步骤在搜索第二搜索点之前，也可包括求解T与P0连接距离D0和对比D0和D1大小的步骤，如果P1点纬度比搜索起点P0点的纬度大且D1＜D0则继续沿纬度更大方向搜索，如果P1点纬度比搜索起点P0点的纬度小且D1＜D0则继续沿纬度更小方向搜索，如果P1点纬度比搜索起点P0点的纬度大且D1＞D0则以搜索起点P0沿纬度变小方向重新搜索P1，如果P1点纬度比搜索起点P0点的纬度小且D1＞D0则以搜索起点P0沿纬度变大方向重新搜索P1，此时上述的n为大于1的整数。
二分法：在搜索到Pn-1和Pn之后，应用二分法进行精确搜索，二分法的搜索起点称为C1和C2。以Pn-1和Pn为二分法最初的搜索起点，以Pn-1和Pn为第一次进行第二分法的最初的搜索起点，此时将Pn-1命名为C1，Pn命名为C2，Pn-1与可成像目标点T连线的距离为L'1，Pn与可成像目标点T连线的距离为L'2。取卫星星下点轨迹上纬度为C1和C2均值对应的点C3，取C3与目标点离线的距离L'3，如果L'1＜L'2，则将C3的值赋值给C2即C3作为新的C2，继续循环该算法，如果L'1＞L'2(或者为L'1≥L'2)，则将C3的值赋值给C1即C3作为新的C1，继续循环该算法。直到|L'1-L'2|＜ΔL，其中ΔL为设定的预期门限，则可以得到轨迹上成像点为对应最后搜索的C3点的经纬度，将该C3点标记为Q点。Q点为可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点，卫星将在卫星星下点轨迹上Q点作为成像点对可成像目标点T开始成像。
通过Q点经纬度计算Q点对应的成像时刻，需要应用该Q点的纬度幅角进行计算，设已知卫星星下点轨迹上某一点的纬度幅角为u1，u1对应成像时刻为S1；已知成像点Q点的纬度，可以应用公式(6)求解该成像点Q点对应纬度幅角u2，设(卫星运动)卫星轨道的交点周期为P，则成像对应时间S为：
S＝S1+(u2-u1)/2pi*P (11)
已知可成像目标点T的经纬度和卫星星下点轨迹上成像点Q的经纬度，则可以进一步求解对T成像时需要侧摆的侧摆角(即卫星成像时的侧摆角)，首先根据卫星星下点轨迹上成像点Q的经纬度和可成像目标点T的经纬度求出点Q点T两点的球面距离LM，然后根据几何关系可以求出需要侧摆的侧摆角的近似解，如图6所示。
已知QT两点球面距离LM可以求解直线距离LN，根据LN和卫星轨道高度解三角形可以求解需要侧摆的侧摆角。一般求出需要侧摆的侧摆角后，还需要知道侧摆的方向，即相对沿速度方向(即前进方向)左侧摆还是右侧摆，针对该问题本发明提出以下方法解决，如图7所示，连接轨迹上成像点Q点与目标点T点，Q点指向T点形成矢量连接轨迹上成像点Q点与轨迹上沿速度方向Q点的下一点，Q点指向轨迹上沿速度方向Q点的下一点形成矢量/>二者做叉乘运算，如果/>说明目标点T在卫星前进方向的左侧，需要做左侧摆，否则目标点T在卫星前进方向的右侧，需要右侧摆。
按照轨道高度为470km，轨道类型为太阳同步轨道。轨道半长轴a＝6848.137km,轨道倾角i＝97.2934°，升交点地理经度LAN＝35°，卫星侧摆能力按照最大可以进行±40°侧摆。为了体现计算效果，按照多目标点考虑，假定目标点分布在南北纬70°内，按照经纬度间隔5°分布目标点，总目标点数为2117个，且目标点按照经纬度均匀分布，近似代表了全球所有点的分布特性，目标分布如图8所示。
如图9所示，灰色目标点为判定不在成像范围内的点，黑色目标点为判定在成像范围内的点，可以得到，在2117个目标点中，有131个点在该轨成像范围内。通过和传统方法的结果对比得到上述目标点判定准确，所有判定可成像的目标点都在实际可成像范围内，说明本专利判定方法实际有效。整个计算过程通过intel core i7 1.8GHz处理器计算机仿真用时在0.1s以内，而通过传统轨道积分计算逐个目标点对比的方式估计用时在1h以上，在不失准确性的条件下，本发明的方法计算效率远高于传统方法。
下面以其中1个目标点为例，对可成像点的参数计算结果进行分析，如图10所示，图中米字型目标点在可成像范围内，其经度为+150°,纬度为-50°，标识点(X:-145，Y：49.35)为计算的卫星星下点轨迹上成像点。其对应的成像参数计算结果，与实际验证结果的对比如下表1所示。
表1目标点成像参数计算效果对比
| 名称 | 成像点经度/° | 成像点纬度/° | 纬度幅角/° | 侧摆角/° |
| 计算结果 | -144.957 | 49.457 | 130.11 | -37.82(右侧摆) |
| 对比验证 | -145.028 | 49.348 | 130.16 | -37.02(右侧摆) |
| 计算误差 | 0.071 | 0.109 | -0.05 | -0.80 |
上述误差在实际应用的允许范围内，不失一般性，对于其余目标点，尤其是侧摆较小的点，计算精度与表1相当或更高。
本发明应用“吉林一号”多颗在轨卫星轨道数据，计算效果表明：成像点判定算法高效准确，成像参数计算满足要求。以吉林一号某星535km太阳同步轨道为例，某次任务对应轨道升交点地理经度21.5°，目标点经度为12.67°，纬度为35°。首先判定该目标在该轨成像范围内，如图11，米字型点为目标点，对应成像参数及实际验证结果如表2所示，实际应用效果表明，该算法计算结果准确高效，能够保证实际任务需求。
表2目标点成像参数计算效果对比
| 名称 | 成像点经度/° | 成像点纬度/° | 纬度幅角/° | 侧摆角/° |
| 计算结果 | 13.830 | 35.212 | 35.54 | +11.42(左侧摆) |
| 对比验证 | 13.840 | 35.164 | 35.36 | +11.38(左侧摆) |
| 计算误差 | -0.01 | 0.05 | 0.18 | 0.04 |
对于星上自主任务规划工作来说，成像点快速判定及任务参数计算是保证其进行的基础，同时也是计算量最大的一个环节。成像点快速判定即是，对所有目标成像点是否在未来一段时间内在卫星的成像范围内进行判定。成像点任务参数计算即是，对于可成像的目标点，卫星需要机动的角度(一般指侧摆角)、对应成像时的时刻或者成像时卫星的位置等参数的计算。受计算能力的限制，星上成像点判定及任务参数计算需要在保证精度要求的条件下，计算效率尽量高。本发明地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法能够实现上述功能，能兼顾多个目标点的高效算法，适用于对于星载计算机，且能够短时间内完成计算，计算结果准确高效，能够保证实际任务需求。
Claims (5)
1.地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在卫星星下点地面轨迹公式中输入卫星轨道参数，得到卫星星下点轨迹解析表达式；
步骤二、计算最大侧摆的像点坐标表达式；
步骤三、根据卫星星下点轨迹解析表达式和最大侧摆的像点坐标表达式，判断需要成像目标点中落在可成像区域范围内的可成像目标点；
步骤四、采用单纯形搜索方法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上成像点范围；根据成像点范围，采用二分法搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点；根据可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度，计算该成像点的成像时刻，根据可成像目标点的经纬度和该可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度，计算卫星对该可成像目标点成像时的侧摆角；
所述卫星星下点地面轨迹公式和最大侧摆的像点坐标表达式均是根据星下点经纬度变化率的表达式推导得出；
所述星下点经纬度变化率的表达式为：
φ为地心纬度，t为时间，δ为赤纬，i为轨道倾角，u为纬度幅角，wu为纬度幅角的变化率，λ为地心经度，α为赤经，wE为地球自转角速度，Ω为升交点赤经；
所述卫星星下点地面轨迹公式为：
其中，常数项C表示卫星当圈的升交点地理经度，e为偏心率，μ为地球引力常数，a为轨道半长轴，J2为地球引力势的二阶带谐系数，RE为地球赤道半径；
所述卫星轨道参数包括轨道半长轴、轨道倾角、升交点地理经度；
所述卫星星下点地面轨迹公式的推导过程为：
对于小偏心率轨道，
由J2造成的Ω的平均变化率WΩ公式为：
将所述星下点经纬度变化率的表达式的自变量换为纬度幅角u，通过解微分方程，推导得到以地心纬度为自变量的所述卫星星下点地面轨迹公式；
根据星下点经纬度变化率的表达式推导出地心经度对地心纬度的导数，根据地心经度对地心纬度的导数推导出所述最大侧摆的像点坐标表达式为：
β为最大侧摆的像点与该像点对应的卫星星下点轨迹上成像点连线的地心角，(A1,A2)为卫星星下点轨迹上成像点经纬度坐标，(B1,B2)为最大侧摆的像点坐标。
2.如权利要求1所述的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，其特征在于，所述步骤三具体为：
根据卫星星下点轨迹解析表达式构建卫星星下点轨迹的离散点序列，根据最大侧摆的像点坐标表达式构建最大成像范围边界线的离散点序列；
根据卫星星下点轨迹的离散点序列和需要成像目标点的纬度，在卫星星下点轨迹上利用插值法找到与需要成像目标点同纬度的点P；根据最大成像范围边界线的离散点序列和需要成像目标点的纬度，在最大成像范围边界线上利用插值法找到与需要成像目标点同纬度的点O1和点O2；
判断点O1、点O2和点P是否满足公式(9)或公式(10)，若满足公式(9)或满足公式(10)则该需要成像目标点落在可成像区域范围内，为可成像目标点，
|ΔL3|≤|ΔL1|且ΔL3·ΔL1＞0 (9)
|ΔL3|≤|ΔL2|且ΔL3·ΔL2＞0 (10)
ΔL1为点O1与点P的经度差，ΔL2为点O2与点P的经度差，ΔL3为需要成像目标点与点P的经度差。
3.如权利要求1所述的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，其特征在于，所述采用单纯形搜索方法粗搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上成像点范围具体为：以卫星星下点轨迹上与可成像目标点同纬度点P0作为搜索起点，在卫星星下点轨迹上向纬度逐渐更大或逐渐更小的方向先搜索点P1、再搜索点P2，且满足可成像目标点T与点P2的距离＜点T与点P1的距离；沿原纬度变化方向继续搜索，直至点T与搜索到的点Pn的距离＞点T与点Pn-1的距离时，停止搜索，Pn-1为点Pn前一个搜索到的点，n为大于2的整数，卫星星下点轨迹上的点Pn-1至点Pn这一范围为可成像目标点在卫星星下点轨迹上成像点范围；
所述采用二分法精搜索可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点具体为：以Pn-1和Pn为第二分法的最初的搜索起点，二分法的搜索起点称为C1和C2，采用二分法找到卫星星下点轨迹上|L'1-L'2|＜ΔL的点Q，该点作为可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点，L'1为点C1与点T连线的距离，L'2为点C1与点T连线的距离，ΔL为设定的预期门限。
4.如权利要求1所述的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，其特征在于，所述计算该成像点的成像时刻的具体过程为：已知卫星星下点轨迹上某一点的纬度幅角为u1，已知u1对应成像时刻为S1；根据可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的纬度求解该可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点对应纬度幅角u2，则该可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点对应成像时刻S为：S＝S1+(u2-u1)/2pi*P，其中，P为卫星轨道的交点周期；
所述计算卫星对该可成像目标点成像时的侧摆角的具体过程为：根据可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点的经纬度和可成像目标点的经纬度，求出可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点和可成像目标点这两点的球面距离LM；根据LM，求解可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点和可成像目标点这两点的直线距离LN，根据LN和卫星轨道高度，计算卫星对该可成像目标点成像时的侧摆角。
5.如权利要求4所述的地面多目标点成像快速判定及任务参数计算方法，其特征在于，所述步骤四还包括确定卫星侧摆方向的步骤，具体为：可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点指向可成像目标点，形成矢量连接轨迹上成像点Q点与轨迹上沿速度方向Q点的下一点，可成像目标点在卫星星下点轨迹上的成像点指向其在卫星星下点轨迹上沿速度方向的下一点，形成矢量/>根据/>叉乘/>的正负确定卫星侧摆方向。
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Denomination of invention: Rapid determination of ground multi-target point imaging and task parameter calculation method Granted publication date: 20240209 Pledgee: Jilin Dehui Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Yatai Street Branch Pledgor: Changguang Satellite Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024220000061 |