CN114297870B - 一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法及系统，涉及仿真分析技术领域。该方法包括获取卫星的实际数据，并根据实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，模拟数据包括模拟卫星轨道数据和模拟卫星姿态数据；在模拟卫星上设置探测器，并设定探测器的探测器运行数据；基于探测器运行数据确定探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角；基于最低观测仰角判断地面点或地面区域的扫描覆盖信息。该方法计算量小、逻辑简单可靠，便于复核复算。该系统具有该方法的所有有益效果。

Description

一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法及系统

技术领域

本发明涉及仿真分析技术领域，具体而言，涉及一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法及系统。

背景技术

星载探测器是安装在人造卫星上的探测器。星载探测器能有效地提高空中监视能力，一部星载探测器相当于几十部相同规模地面探测器的覆盖面积，并且载体生存能力很强，不易被摧毁。载体可以设置在3.6万公里高的同步卫星上，也可以设置在200-600公里高的非同步卫星上。

星载旋转扫描探测器，其旋转轴方向是卫星运动方向，探测器主轴方向与旋转轴方向垂直，旋转至对地方向一定的角度限制范围内时开机，超出限制范围后关机。对此类星载旋转扫描探测器扫描范围的建模，通常是根据探测器的实际工作过程正向建模，即设定探测器按照预定旋转角速度旋转，在角度限制范围开机。这种方法除了需要通过自定义方式计算生成姿态数据文件，工作量较大之外，在算法上实现探测器只在角度限定范围内工作计算复杂，只适用于实际工程任务，在前期的任务分析阶段，这种建模分析方法的周期长、成本高、响应慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，用以改善现有技术中建模分析方法的周期长、成本高、响应慢的问题。

本发明的另一目的在于提供一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统，其具有上述一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法的所有有益效果。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，其包括如下步骤：获取卫星的实际数据，并根据所述实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，所述模拟数据包括模拟卫星轨道数据和模拟卫星姿态数据；在所述模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定所述探测器的探测器运行数据；基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角；基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息。

该星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法计算量小，利用常规的探测器姿态设定方式和地面点约束条件设定方式，即可完成探测器扫描范围建模，而现有技术需要定制开发专用的姿态文件和覆盖判断算法，计算量巨大。同时，该方法逻辑简单可靠，便于复核复算，只需要检查旋转参数和地面点约束参数，其他都是成熟计算模块，可靠性高，逻辑简单，复核复算便捷。

在本发明的一些实施例中，所述在所述模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定所述探测器的探测器运行数据，包括：将所述探测器的波束宽度设定为瞬时视场宽度；将所述探测器的定向方式设定为自旋，且所述探测器的自旋轴方向为所述模拟卫星的运行方向，所述探测器的视线轴与所述探测器的自旋轴按预设偏置角度偏置。

在本发明的一些实施例中，所述在所述模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定所述探测器的探测器运行数据，还包括：根据所述探测器关注的地面点或地面区域，确定所述模拟卫星的实时运行方向，并根据所述实时运行方向确定所述探测器的自旋轴方向；再通过所述探测器的开机角度限定范围，确定所述探测器开机角度限定范围的半波束角为α。

在本发明的一些实施例中，所述基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角，包括：获取所述模拟卫星所围绕行星的行星模拟数据，其中，所述行星模拟数据包括行星半径数据。

在本发明的一些实施例中，所述基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角，包括：基于所述行星半径数据、所述模拟卫星高度数据和所述开机角度限定范围半波束角计算所述最低观测仰角，计算公式为：

其中，β为地面点或地面区域的最低观测仰角，α为探测器开机角度限定范围的半波束角，r为行星半径数据，h为模拟卫星高度数据。

在本发明的一些实施例中，所述基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息中，包括：

确定所述模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E；

判断探测器的最低观测仰角的β是否小于所述模拟卫星的仰角E；

若是，则所述地面点或所述地面区域被探测器扫描覆盖。

在本发明的一些实施例中，所述确定所述模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E，包括：根据所述模拟卫星轨道数据，按照预设采样步长，计算所述起点时刻T0之后，模拟卫星与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第一坐标；根据地面测控站的坐标数据，计算地面测控站与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第二坐标；利用所述第一坐标减去所述第二坐标，得到模拟卫星相对所述地面点或所述地面区域矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第三坐标；根据所述地面测控站的坐标数据，计算在地心惯性系到地面测控站坐标系的坐标转换矩阵，并根据所述坐标转换矩阵，将所述第三坐标转换成待模拟卫星相对所述地面点或所述地面区域矢量在地面测控站坐标系中的笛卡尔坐标即第四坐标；设所述第四坐标为(X，Y，Z)，根据所述(X，Y，Z)计算各时间点模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述(X，Y，Z)计算各时间点模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E，包括：根据所述(X，Y，Z)，利用公式

计算仰角E。

第三方面，本申请实施例提供一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统，包括：数据获取模块，用于获取卫星的实际。数据设定模块，用于根据所述实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，所述模拟数据包括模拟卫星轨道数据、模拟卫星姿态数据；还用于设定探测器的探测器运行数据仰角确定模块，用于基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角；扫描覆盖信息确定模块，用于基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

1)该星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法计算量小，利用常规的探测器姿态设定方式和地面点约束条件设定方式，即可完成探测器扫描范围建模，而现有技术需要定制开发专用的姿态文件和覆盖判断算法，计算量巨大。

2)该星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法逻辑简单可靠，便于复核复算，只需要检查旋转参数和地面点约束参数，其他都是成熟计算模块，可靠性高，逻辑简单，复核复算便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统的应用场景示意图；

图2为本发明实施例提供的一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统的结构框图；

图4为本发明实施例提供的计算探测器最低观测仰角的示意图。

图标：100-星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统；110-处理设备；120-网络；140-存储设备；150-终端设备；111-数据获取模块；112-数据设定模块；113-仰角确定模块；114-扫描覆盖信息确定模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，若出现术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，若出现由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

图1是根据本申请一些实施例所示的星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100的应用场景示意图。

如图1所示，星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100可以包括处理设备110、网络120、存储器及终端设备150。

星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100可以对星载旋转扫描探测器建模提供帮助。例如可以用于星载旋转扫描探测器建模后计算其扫描范围，将对探测器旋转的角度约束，转化成对地面点的最低观测仰角的约束，从而大大降低计算工作量，提高建模效率和可靠性。需要注意的是，星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100还可以应用在其它需要进行运动动作识别的设备、场景和应用程序中，在此不作限定，任何可以使用本申请所包含的一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法的设备、场景和/或应用程序都在本申请的保护范围内。

处理设备110可以用于处理与星载旋转扫描探测器建模相关的信息和/或数据。例如，处理设备110可以获取用户获取卫星的实际数据，并根据所述实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，所述模拟数据包括模拟卫星轨道数据、模拟卫星姿态数据。还例如，处理设备110可以在所述模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定所述探测器的探测器运行数据。还例如，处理设备110可以基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角。还例如，处理设备110可以基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息。

处理设备110可以是区域的或者远程的。例如，处理设备110可以通过网络120访问存储于终端设备150和存储器中的信息和/或资料。处理设备110可以直接与终端设备150和存储器连接以访问存储于其中的信息和/或资料。处理设备110可以在云平台上执行。例如，该云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分散式云、内部云等中的一种或其任意组合。

处理设备110可以包含处理器。该处理器可以处理与星载旋转扫描探测器建模相关的数据和/或信息以执行一个或多个本申请中描述的功能。处理器可以包含一个或多个子处理器(例如，单芯处理设备110或多核多芯处理设备110)。仅仅作为范例，处理器可包含中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、图形处理器(GPU)、物理处理器(PPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编辑逻辑电路(PLD)、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑(RISC)、微处理器等或以上任意组合。

网络120可促进一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100中数据和/或信息的交换。一种展腹动作分析设备中的一个或多个组件(例如，处理设备110、存储器及终端设备150)可以通过网络120发送数据和/或信息给一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100中的其他组件。例如，处理设备110可以通过网络120接收用户设定的探测器运行数据。网络120可以是任意类型的有线或无线网络120。例如，网络120可以包括缆线网络120、有线网络120、光纤网络120、电信网络120、内部网络120、网际网络120、区域网络120(LAN)、广域网络120(WAN)、无线区域网络120(WLAN)、都会区域网络120(MAN)、公共电话交换网络120(PSTN)、蓝牙网络120、ZigBee网络120、近场通讯(NFC)网络120等或以上任意组合。网络120120可以包括一个或多个网络120进出点。例如，网络120可以包含有线或无线网络120进出点，如基站和/或网际网络120交换点，通过这些进出点，一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100的一个或多个组件可以连接到网络120上以交换数据和/或信息。

存储器可以与网络120连接以实现与一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100的一个或多个组件(例如，处理设备110、终端设备150等)通讯。一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100的一个或多个组件可以通过网络120访问存储于存储器中的资料或指令。存储器可以直接与一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100中的一个或多个组件(如，处理设备110、终端设备150)连接或通讯。存储器可以是处理设备110的一部分。处理设备110还可以位于终端设备150中。

终端设备150可以获取一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100中的信息或数据。用户(例如，研究人员)可以通过终端设备150获取星载旋转扫描探测器的建模过程。终端设备150可以包括移动装置、平板电脑、笔记本电脑等中的一种或其任意组合。移动装置可以包括可穿戴装置、智能行动装置、虚拟实境装置、增强实境装置等或其任意组合。可穿戴装置可以包括智能手环、智能鞋袜、智能眼镜、智能头盔、智能手表、智能衣物、智能背包、智能配饰、智能手柄等或其任意组合。智能行动装置可以包括智能电话、个人数字助理(PDA)、游戏装置、导航装置、POS装置等或其任意组合。虚拟实境装置和/或增强实境装置可以包括虚拟实境头盔、虚拟实境眼镜、虚拟实境眼罩、增强实境头盔、增强实境眼镜、增强实境眼罩等或以上任意组合。

应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本申请内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本申请描述的示例性的实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性的实施例。例如，存储器可以是包括云计算平台的数据存储设备140，例如公共云、私有云、社区和混合云等。然而，这些变化与修改不会背离本申请的范围。

请参照图2，图2所示为本发明实施例提供的一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法的流程图。一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，其包括如下步骤：

S110，获取卫星的实际数据，并根据实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，模拟数据包括模拟卫星轨道数据、模拟卫星姿态数据；

可以理解的是，上述模拟卫星轨道数据包括待模拟卫星的轨道根数和相关力学参数。根据轨道根数和相关力学参数，能确定唯一一条轨道。

其中，相关力学参数包括选用的重力场模型、重力场阶数和级数、选用的大气密度模型、大气密度模型中空间环境参数、卫星面质比等。

模拟卫星姿态数据可以包括卫星对地姿态，例如，本实施例的一种实施方式中，可以设定模拟卫星姿态为对地定向。模拟卫星运行数据可以包括模拟卫星的运行方向信息等。

S120，在模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定探测器的探测器运行数据；

该步骤中包括将探测器的波束宽度设定为瞬时视场宽度；

将探测器的定向方式设定为自旋，且探测器的自旋轴方向为模拟卫星的运行方向，探测器的视线轴与探测器的自旋轴按预设偏置角度偏置。

具体的，本实施例中预设偏置角度为90度。

在本实施例中，在模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定探测器的探测器运行数据，还包括：

根据探测器关注的地面点或地面区域，确定模拟卫星的实时运行方向，并根据实时运行方向确定探测器的自旋轴方向；

再通过探测器开机角度限定范围确定限定范围的半波束角为α。

S130，基于探测器运行数据和模拟数据确定探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角。

在该步骤中还包括基于探测器运行数据和模拟数据确定探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角，包括：

获取模拟卫星所围绕行星的行星模拟数据，其中，行星模拟数据包括行星半径数据。本实施例中的行星半径数据，即为地球的半径数据。

可选的，请参照图4，基于探测器运行数据和模拟数据确定探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角，包括：

基于行星半径数据、模拟卫星高度数据和半波束角计算最低观测仰角，计算公式为：

其中，β为探测器的最低观测仰角，α为探测器开机角度限定范围的半波束角，r为行星半径数据，h为模拟卫星高度数据。

S140，基于最低观测仰角判断地面点或地面区域的扫描覆盖信息。

基于最低观测仰角判断地面点或地面区域的扫描覆盖信息中，包括：

确定模拟卫星相对于地面点或地面区域的仰角E；

判断探测器的最低观测仰角的β是否小于模拟卫星的仰角E；

若是，则地面点或地面区域被探测器扫描覆盖。

例如模拟卫星相对于地面点的仰角E为(50°、60°、70°等)，此时地面点的最低观测仰角β为(5°或7°或10°等)，即最低观测仰角β小于模拟卫星相对于地面点的仰角E，此时，则可以判断地面点或地面区域被探测器扫描覆盖。

在本实施例中，确定模拟卫星相对于地面点或地面区域的仰角E，包括：

根据模拟卫星轨道数据，按照预设采样步长，计算起点时刻T0之后，模拟卫星与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第一坐标；

根据地面测控站的坐标数据，计算地面测控站与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第二坐标；

利用第一坐标减去第二坐标，得到模拟卫星相对地面点或地面区域矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第三坐标；

根据地面测控站的坐标数据，计算在地心惯性系到地面测控站坐标系的坐标转换矩阵，并根据坐标转换矩阵，将第三坐标转换成待模拟卫星相对地面点或地面区域矢量在地面测控站坐标系中的笛卡尔坐标即第四坐标；

设第四坐标为(X，Y，Z)，根据(X，Y，Z)计算各时间点模拟卫星相对于地面点或地面区域的仰角E。

其中，上述预设采样步长可以为1S。

具体的，根据卫星轨道，按照1S的采样步长，计算起点时刻T0之后，模拟卫星与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第一坐标；根据地面测控站的坐标数据，计算地面测控站与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第二坐标；利用第一坐标减去第二坐标，得到模拟卫星相对地面点或地面区域矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第三坐标；根据地面测控站的坐标数据，计算在地心惯性系到地面测控站坐标系的坐标转换矩阵，并根据坐标转换矩阵，将第三坐标转换成待模拟卫星相对地面点或地面区域矢量在地面测控站坐标系中的笛卡尔坐标即第四坐标；设第四坐标为(X，Y，Z)，根据(X，Y，Z)计算各时间点模拟卫星相对于地面点或地面区域的仰角E。

其中，计算公式为

具体的，该星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法计算量小，利用常规的探测器姿态设定方式和地面点约束条件设定方式，即可完成探测器扫描范围建模，而现有技术需要定制开发专用的姿态文件和覆盖判断算法，计算量巨大。同时，该星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法逻辑简单可靠，便于复核复算，只需要检查旋转参数和地面点约束参数，其他都是成熟计算模块，可靠性高，逻辑简单，复核复算便捷。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100的结构框图。

该一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统100的数据获取模块111，用于获取卫星的实际数据；

数据设定模块112，用于根据实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，模拟数据包括模拟卫星轨道数据和模拟卫星姿态数据；还用于设定探测器的探测器运行数据；

仰角确定模块113，用于基于探测器运行数据和模拟数据确定探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角；

扫描覆盖信息确定模块114，用于基于最低观测仰角判断地面点或地面区域的扫描覆盖信息。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROX、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备110的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备110的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备110以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备110上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取卫星的实际数据，并根据所述实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，所述模拟数据包括模拟卫星轨道数据和模拟卫星姿态数据；

在所述模拟卫星上设置与其相互响应的探测器，并设定所述探测器的探测器运行数据；其中，将所述探测器的波束宽度设定为瞬时视场宽度；将所述探测器的定向方式设定为自旋，且所述探测器的自旋轴方向为所述模拟卫星的运行方向，所述探测器的视线轴与所述探测器的自旋轴按预设偏置角度偏置；根据所述探测器关注的地面点或地面区域，确定所述模拟卫星的实时运行方向，并根据所述实时运行方向确定所述探测器的自旋轴方向；根据所述探测器开机角度限定范围，确定角度限定范围的半波束角为

；

基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角；获取所述模拟卫星所围绕行星的行星模拟数据，其中，所述行星模拟数据包括行星半径数据；基于所述行星半径数据、所述模拟卫星高度数据和所述半波束角计算所述最低观测仰角，计算公式为：

其中，

为地面点的最低观测仰角，

为探测器开机角度限定范围的半波束角，

为行星半径数据，

为模拟卫星高度数据；

基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息。

2.根据权利要求1所述的星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，其特征在于，所述基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息中，包括：

确定所述模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E；

判断探测器的最低观测仰角的

是否小于所述模拟卫星的仰角E；

若是，则所述地面点或所述地面区域被探测器扫描覆盖。

3.根据权利要求2所述的星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，其特征在于，所述确定所述模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E，包括：

根据所述模拟卫星轨道数据，按照预设采样步长，计算起点时刻T0之后，模拟卫星与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第一坐标；

根据地面测控站的坐标数据，计算地面测控站与地心连线位置矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第二坐标；

利用所述第一坐标减去所述第二坐标，得到模拟卫星相对所述地面点或所述地面区域矢量在地心惯性系中的笛卡尔坐标即第三坐标；

根据所述地面测控站的坐标数据，计算在地心惯性系到地面测控站坐标系的坐标转换矩阵，并根据所述坐标转换矩阵，将所述第三坐标转换成待模拟卫星相对所述地面点或所述地面区域矢量在地面测控站坐标系中的笛卡尔坐标即第四坐标；

设所述第四坐标为（X，Y，Z），根据所述（X，Y，Z）计算各时间点模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E。

4.根据权利要求3所述的星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法，其特征在于，所述根据所述（X，Y，Z）计算各时间点模拟卫星相对于所述地面点或所述地面区域的仰角E，包括：

根据所述（X，Y，Z），利用公式E=

，计算仰角E。

5.一种星载旋转扫描探测器扫描范围的建模系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取卫星的实际数据；

数据设定模块，用于根据所述实际数据设定模拟卫星的模拟数据，其中，所述模拟数据包括模拟卫星轨道数据、模拟卫星姿态数据；还用于设定探测器的探测器运行数据，其中，将所述探测器的波束宽度设定为瞬时视场宽度；将所述探测器的定向方式设定为自旋，且所述探测器的自旋轴方向为所述模拟卫星的运行方向，所述探测器的视线轴与所述探测器的自旋轴按预设偏置角度偏置；

仰角确定模块，用于基于所述探测器运行数据和所述模拟数据确定所述探测器所关注的地面点或地面区域的最低观测仰角；还用于根据所述探测器关注的地面点或地面区域，确定所述模拟卫星的实时运行方向，并根据所述实时运行方向确定所述探测器的自旋轴方向；还用于根据所述探测器开机角度限定范围，确定角度限定范围的半波束角为

；还用于获取所述模拟卫星所围绕行星的行星模拟数据，其中，所述行星模拟数据包括行星半径数据；基于所述行星半径数据、所述模拟卫星高度数据和所述半波束角计算所述最低观测仰角，计算公式为：

其中，

为地面点的最低观测仰角，

为探测器开机角度限定范围的半波束角，

为行星半径数据，

为模拟卫星高度数据；

扫描覆盖信息确定模块，用于基于所述最低观测仰角判断所述地面点或所述地面区域的扫描覆盖信息。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至4中任一项所述的星载旋转扫描探测器扫描范围的建模方法。

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