CN116812176A - 一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法，包括如下步骤：设计恒星等待观测试验；调整恒星观测策略；根据恒星等待观测试验的结果，设计恒星确认观测试验；调整恒星观测策略；根据恒星等待观测试验的结果和恒星确认观测试验的结果，设计常规恒星观测试验；捕获恒星，并判定捕获的结果是否符合恒星预期位置。本发明通过恒星等待观测试验和恒星确认观测试验实现了尽快地正确捕获到指定恒星、建立稳态观测条件，打破了尽早实现高精度定位的制约因素。

Description

一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法

技术领域

本发明涉及一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法，属于卫星遥感技术领域。

背景技术

风云四号气象卫星(简写为Fengyun-4)是中国的新一代静止轨道气象卫星，采用三轴稳定对地观测平台，大大提高了对地观测精度、观测频次及观测区域的灵活性，实现了技术上的重大跨越。

风云四号气象卫星采用先进的三轴稳定姿态控制方式，给静止轨道对地观测卫星的高精度定位带来了很大挑战。而该对地观测卫星的高精度定位依赖于在轨的恒星观测。因此，卫星发射入轨后或实施机动后，遥感仪器能否尽快正确地捕捉到指定恒星、建立稳态观测条件，是制约静止轨道三轴稳定卫星遥感数据尽早实现高精度定位的关键因素。相比于星敏感期，对地遥感仪器对恒星的捕获能力较低，难度较大，尤其是窄视场遥感仪器。

在专利号为ZL 201810663085.X的中国发明专利中，公开了一种用于静止轨道对地观测卫星仪器指向修正的恒星选取方法。在该方法中，将与预设恒星选取时间对应的可观测恒星星表内的恒星进行星等排序；根据预设恒星选取条件，从按照星等排序后的恒星中选取最优待观测恒星；如果最优待观测恒星的数量达到预设值，则输出最优待观测恒星的信息，否则，从位于视场内东侧边缘的恒星中选取最优待观测恒星，如果最优待观测恒星的数量达到预设值，则输出最优待观测恒星的信息，否则，从位于视场外西侧边缘的恒星中选取最优待观测恒星，如果最优待观测恒星的数量达到预设值，则输出最优待观测恒星的信息。但是，该方法仅适用于在轨进入稳定状态后的遥感仪器恒星捕获。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法，包括如下步骤：

S1：设计恒星等待观测试验；

S2：根据恒星等待观测试验或恒星确认观测试验或常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，对遥感仪器的指向信息进行策略优化和参数调整；

S3：通过设计多种天体观测确认试验，实现对遥感仪器在轨观测指向情况的确认；

S4：调整恒星观测策略；

S5：根据恒星等待观测试验的结果和恒星确认观测试验的结果，设计常规恒星观测试验；

S6：捕获恒星，并判定捕获的结果是否符合恒星预期位置；

若符合恒星预期位置，则保持常规观测；若不符合恒星预期位置，则根据常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，并重复步骤S5～S6。

其中较优地，所述步骤S2包括如下子步骤：

S11：选择目标观测恒星，并对目标观测恒星进行预报；

S12：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S13：观测目标观测恒星，并处理观测得到的数据；

S14：对遥感仪器的指向信息进行分析。

其中较优地，所述步骤S2中具体使用恒星等待观测试验、恒星确认观测试验、常规恒星观测试验中的哪一个试验结果根据前述试验内容而定。

其中较优地，所述步骤S2包括如下子步骤：

S21：根据观测到的目标观测恒星在遥感仪器焦平面上南北方向质心位置的变化，判断波动范围是否超过遥感仪器瞬时视场大小；

若波动范围超过瞬时视场，则调整遥感仪器的南北向指向角，并对每颗目标观测恒星进行多次重复观测，使多次重复观测覆盖的视场面积不小于波动范围，以最大程度确保遥感仪器的抓星成功率；若波动范围未超过瞬时视场，则维持目前遥感仪器指向状态；

S22：根据观测到的目标观测恒星在遥感仪器焦平面上东西方向质心位置的变化，依据波动范围，调整观星的驻留时间；

若系统性的指向偏差过大，则调整遥感仪器的东西向指向角，使得遥感仪器初始东西指向偏差与单次观测总时间覆盖指向角范围之和能够覆盖系统性指向偏差；若系统性的指向偏差正常，则维持目前遥感仪器指向状态。

其中较优地，所述多种天体观测确认试验包括：行星观测试验、星图拼接试验、星座观测试验、多仪器同时观星试验。

其中较优地，所述行星观测试验的具体步骤包括：

S311：选取适合观测的行星；

S312：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S313：观测行星并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测；

解析卫星下传的行星观测数据，获取行星观测图像，开展行星质心提取，确认所观测到的行星是否为指定行星；

若是，则保存观测数据；若不是，则调整行星观测策略，并重复步骤S312～S313。

其中较优地，所述星图拼接试验的具体步骤包括：

S321：选择适合观测的恒星；

S322：根据步骤S321选择的恒星，设定星图扫描范围；

根据步骤S321选择的恒星，基于恒星间几何特征，确认搜索视场内满足星等约束且几何特征明显的星图，以最外围的闭合矩形为暂定区域范围，在暂定区域范围的四周增加一定宽度的扫描余量，得到新的矩形为最终区域面积；

S323：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S324：观测恒星并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测；

解析卫星下传的区域观测数据，处理得到星图拼接观测图像，开展恒星质心提取，判定所观测到的恒星是否满足预设的恒星几何结构；

若观测到的恒星满足预设的恒星几何结构，则确认观测区域是否为指定观测区域；若观测到的恒星不满足预设的恒星几何结构，则确认观测区域不是指定目标区域，调整恒星观测策略，并重复步骤S323～S324；

若为指定观测区域，则保存观测数据；若不是指定观测区域，则调整恒星观测策略，并重复步骤S323～S324。

其中较优地，所述星座观测试验的具体步骤包括：

S331：选择适合观测的星座；

S332：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S333：观测星座并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施星座观测；

解析卫星下传的星座观测数据，获取星座中每颗恒星的观测图像，开展恒星质心提取，根据解析的每颗恒星的几何位置，结合星座中各颗恒星的理论信息，确认所观测到的星座是否为指定星座；

若是，则保存观测数据；若否，则调整星座观测策略，并重复步骤S332～S333。

其中较优地，所述多仪器同时观星试验的具体步骤包括：

S341：选择适合观测的恒星；

S342：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S343：观测星座并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导各遥感仪器自动实施在轨恒星观测；

解析卫星下传的恒星观测数据，获取各仪器的恒星观测图像，开展恒星质心提取，通过各仪器的恒星质心提取结果确认所观测到的恒星是否为指定恒星；

若是，则保存观测数据；若否，则调整恒星观测策略，并重复步骤S342～S343。

其中较优地，所述步骤S5包括如下子步骤：

S51：选择适合观测的恒星；

根据精确的坐标系转换与时间转换，预报遥感仪器未来一段时间内每颗恒星的位置及可观测时间，根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果，选取适合观测的恒星；

S52：设计观测任务，并生成观测指令文件；

根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果和所选择的恒星，以任务时间表的形式对单颗恒星情况输入任务，对多颗恒星分别进行观测；

S53：对恒星进行常规观测。

与现有技术相比较，本发明通过恒星等待观测试验和恒星确认观测试验实现了尽快地正确捕获到指定恒星、建立稳态观测条件，打破了尽早实现高精度定位的制约因素。

附图说明

图1为本发明提供的静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法流程图；

图2为本发明实施例中，星图拼接试验的设计示意图；

图3为本发明实施例中，星图扫描范围的示意图；

图4为本发明实施例中，星座选择的示意图；

图5为本发明实施例中，多仪器同时观星的示意图；

图6为本发明实施例中，恒星观测策略的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法，至少包括如下步骤：

S1：设计恒星等待观测试验。

恒星等待观测试验是针对卫星初入轨后，遥感仪器刚刚开机或机动之后，未建立稳态观测时的观测试验。其目的是确认遥感仪器能够观测恒星，并确认预报的恒星位置与实际观测到的恒星位置之间的差异。

恒星等待观测试验通过预报，可以观测恒星在遥感仪器对地观域内的位置，提前指向预期观测位置，并进行长时间驻留，等待目标恒星划过遥感仪器像平面，确认恒星是否出现在预期观测位置附近。

在恒星等待观测试验中，为提高恒星质心提取成功率，优选较亮的，即星等较低的恒星，通过长时间驻留观测星等较低的恒星预期出现范围，寻找预期观测恒星。

在本发明的一个实施例中，所述恒星等待观测试验的具体步骤包括：

S11：选择目标观测恒星，并对目标观测恒星进行预报。

在遥感仪器可观测视场内，优选视场内位置较为适合的预报恒星，作为目标观测恒星。

其中，所述适合是指：恒星运行过可观测视场内的时段，在遥感仪器处于工作状态的时段内，其星等较低(恒星较亮)且非处于太阳影响范围内。

为便于识别确认，目标观测恒星要满足在预报位置处的遥感仪器瞬时视场内无其他可观测恒星。

S12：设计观测任务，并生成观测指令文件。

考虑到遥感仪器热形变量、卫星轨道与姿态精度在东西方向上的影响，所以需设置提前指向时间与驻留观测时间。

其中，每颗星的提前指向时间与驻留时间总和，即单次观测总时间，需要满足单次任务观测恒星的时间要求；

考虑到遥感仪器热形变量、卫星轨道与姿态精度在南北方向上的影响，需要根据遥感仪器单次观测范围，对目标恒星南北方向的临近区域进行重复观测，便于初期捕获到恒星。

根据恒星预报的结果，以任务时间表的形式输入任务，计算恒星观测时间和精确的指向角，并生成观测指令文件。

S13：观测目标观测恒星，并处理观测得到的数据。

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测。

解析卫星下传的恒星观测数据，获取恒星观测图像，开展恒星质心提取。

S14：对遥感仪器的指向信息进行分析。

根据成功捕获到的恒星所对应的时间与指向角参数，结合遥感仪器理论指向角对恒星观测参数进行分析，确认预报指向与实际观测指向的差值。

S2：根据恒星等待观测试验或恒星确认观测试验或常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，对遥感仪器的指向信息进行策略优化和参数调整。

由于三轴稳定类型的静止轨道卫星在轨受热会发生明显形变，卫星上遥感仪器的指向往往存在较大偏差，所以需要根据恒星等待观测试验或恒星确认观测试验或常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，对遥感仪器的指向信息进行策略优化和参数调整。其作用在于实现遥感仪器，尤其是窄视场遥感仪器快速、稳定地在轨捕获恒星，提高恒星捕获的成功率。

其中，具体使用恒星等待观测试验、恒星确认观测试验、常规恒星观测试验中的哪一个试验结果需根据当前步骤的前述试验内容而定。例如当前步骤的前述试验为恒星等待观测试验，则根据恒星等待观测试验的结果适时调整指向情况。

通过统计遥感仪器所观测到的目标观测恒星在南北方向与东西方向的质心位置，确定遥感仪器系统性的指向偏差，进而调整遥感仪器的指向，其具体调整方法如下：

S21：根据观测到的目标观测恒星在遥感仪器焦平面上南北方向质心位置的变化，判断波动范围是否超过遥感仪器瞬时视场大小。

若波动范围超过瞬时视场，则调整遥感仪器的南北向指向角，并对每颗目标观测恒星进行多次重复观测，使多次重复观测覆盖的视场面积不小于波动范围，以最大程度确保遥感仪器的抓星成功率；若波动范围未超过瞬时视场，则维持目前遥感仪器指向状态。

S22：根据观测到的目标观测恒星在遥感仪器焦平面上东西方向质心位置的变化，依据波动范围，调整观星的驻留时间，提高抓星成功率。

若系统性的指向偏差过大，则调整遥感仪器的东西向指向角，使得遥感仪器初始东西指向偏差与单次观测总时间(即每颗星提前指向与驻留观测时间总和)覆盖指向角范围之和能够覆盖系统性指向偏差；若系统性的指向偏差正常，则维持目前遥感仪器指向状态。

S3：通过设计多种天体观测确认试验，实现对遥感仪器在轨观测指向情况的确认。

在确定遥感仪器能够观测到恒星的情况下，由于大部分目标观测恒星附近均存在其他恒星，因此，需要进一步确认所观测到的恒星为目标观测恒星，即确认仪器指向的正确性。

所述多种天体观测确认试验包括：行星观测试验、星图拼接试验、星座观测试验、多仪器同时观星试验。

需要说明的是，天体观测确认试验可使用上述四个试验中的一个或多个，具体设置根据实际应用场景而定，本发明对此不予限制。

在本发明的一个实施例中，所述行星观测试验为利用太阳系内行星的特殊性，设计遥感仪器实现行星观测的试验。

基于在遥感仪器可观测视场内的行星预报结果，考虑仪器探测性能和行星运动视速度，计算合理的区域观测范围和任务时间，引导仪器开展在轨行星观测试验，并确认观测到的行星是预报的行星。

所述行星观测试验的具体步骤包括：

S311：选取适合观测的行星。

根据精确的坐标系转换和时间转换，预报遥感仪器未来一段时间内可观测的每颗行星的位置、进入遥感仪器可观测视场的时间、离开遥感仪器可观测视场的时间，并根据预报的单颗行星可观测时段以及遥感仪器的探测性能，选取在遥感仪器可观测时段内适合观测的行星。

S312：设计观测任务，并生成观测指令文件。

根据预报的行星可观测时段和所选择的待观测行星，以任务时间表的形式对单颗行星情况输入任务，并对多颗行星分别进行观测。

通过任务时间表的时间，计算符合任务观测时间的行星精确指向角，并根据S14的成果优化调整指向角，生成观测指令文件。

S313：观测行星并对观测数据进行处理。

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测。

解析卫星下传的行星观测数据，获取行星观测图像，开展行星质心提取，确认所观测到的行星是否为指定行星。

若是，则保存观测数据；若不是，则调整行星观测策略，并重复步骤S312～S313。

其中，调整行星观测策略与步骤S2的方法相同，本发明在此不予赘述。

在本发明的一个实施例中，所述星图拼接试验是针对遥感仪器瞬时观测视场较小、一次往往只能观测到单颗恒星导致难以实现恒星识别的难题设计的试验。

通过多次观测存在多颗恒星的视场区域，对区域内获取的星图进行图像拼接进而实现大观域，进一步基于星图中各恒星间的相对位置关系，确认所观测到的恒星为预报恒星，进而确认仪器指向的准确性。

如图2所示，黑色外框为可观测视场范围，黑色圆形为地球区域。为了保障恒星观测质量，把距离视场边缘一定范围内的区域(黑色虚框)作为可选恒星区域，扫描镜如示例在该区域内移动。

图2中黄色点表示恒星，对于几何关系较为明显的一组恒星Z1，设计观测范围Q1，能够覆盖住Z1进行观测；如图2中QN所示，根据相同的方法，在该区域内选择多组几何关系较为明显的恒星分别设计相应的观测范围。

所述星图拼接试验的具体步骤包括：

S321：选择适合观测的恒星。

根据精确的坐标系转换与时间转换，预报遥感仪器未来一段时间内可观测的每颗恒星的位置、进入遥感仪器可观测视场的时间、离开遥感仪器可观测视场的时间、对应的恒星位置，并根据遥感仪器的探测性能，选取在遥感仪器可观测时段内适合观测的恒星。

S322：根据步骤S321选择的恒星，设定星图扫描范围。

如图3所示，根据步骤S321选择的恒星，基于恒星间几何特征，确认搜索视场内满足星等约束且几何特征明显的星图Zk，以最外围的闭合矩形为暂定区域范围Lk，在暂定区域范围的四周增加一定宽度的扫描余量d，得到新的矩形为最终区域面积Qk，其中k＝n。

S323：设计观测任务，并生成观测指令文件。

根据步骤S322中选择的星图理论位置，以及步骤S14的成果，优化星图观测指向角，设计遥感仪器区域观测任务，以任务时间表的形式输入任务，对星图区域进行观测，计算星图扫描观测时间和精确的指向角，并生成观测指令文件。

S324：观测恒星并对观测数据进行处理。

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测。

解析卫星下传的区域观测数据，处理得到星图拼接观测图像，开展恒星质心提取，判定所观测到的恒星是否满足预设的恒星几何结构。

若观测到的恒星满足预设的恒星几何结构，则确认观测区域是否为指定观测区域；若观测到的恒星不满足预设的恒星几何结构，则确认观测区域不是指定目标区域，进一步调整恒星观测策略，并重复步骤S323～S324

若是为指定观测区域，则保存观测数据；若不是指定观测区域，则调整恒星观测策略，并重复步骤S323～S324。

其中，调整恒星观测策略与步骤S2的方法相同，本发明在此不予赘述。

在本发明的一个实施例中，所述星座观测试验基于观测星座的几何结构，确认所观测到的恒星为预报恒星，进而确认仪器指向的正确性。

星座观测试验基于遥感仪器可观测视场内的恒星预报结果，计算满足仪器观测需求的、具有明显几何结构的可观测星座，计算合理的观测范围和任务时间，引导仪器在轨开展星座观测试验，并确认观测到的星座是预报星座。

所述星座观测试验的具体步骤包括：

S331：选择适合观测的星座。

根据精确的坐标系转换与时间转换，

预报遥感仪器未来一段时间内每组星座中各颗恒星的位置和可观测时间，根据预报的星座可观测时段以及星座特点，选取适合观测的星座信息。

如图4所示，在视场范围内，将视场分为4个区域，为了能够最大程度地确认仪器指向的准确性，尽量在每个视场内均选择出至少一组恒星星座作为可选星座。考虑到恒星观测结果受太阳影响较大，因此，处于太阳影响范围内的星座不作为可选星座。

为了更方便确认星座信息，优先选择星等均较低(恒星较亮)或星等均符合遥测仪器可观测星等范围要求的星座，并且需要确保在星座位置处的遥测仪器瞬时视场内不存在其它的可观测恒星。

S332：设计观测任务，并生成观测指令文件。

根据预报的结果，以任务时间表的形式输入星座观测任务，对预报的每组星座中的各颗恒星分别进行观测，计算星座观测时间和精确的指向角，根据S14的成果，优化调整指向角，并生成观测指令文件。

S333：观测星座并对观测数据进行处理。

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施星座观测。

解析卫星下传的星座观测数据，获取星座中每颗恒星的观测图像，开展恒星质心提取，根据解析的每颗恒星的几何位置，结合星座中各颗恒星的理论信息，确认所观测到的星座是否为指定星座。

若是，则保存观测数据；若否，则调整星座观测策略，并重复步骤S332～S333。

其中，调整星座观测策略与步骤S2的方法相同，本发明在此不予赘述。

在本发明的一个实施例中，所述多仪器同时观星试验通过设计特殊的恒星观测策略，使卫星上的多个遥感仪器同时观测相同的恒星，可以更加准确地确认各仪器观测到的恒星是所预报恒星。

如图5所示，图中以我国风云四号B星上不同观测视场的三台遥感仪器(成像仪、探测仪、快速成像仪)为例，在同一时刻设计实现三个仪器同时观测同一颗星。

多仪器同时观星试验根据卫星上多个遥感仪器的探测性能，设计恒星观测试验。基于多个遥感仪器的可观测视场交集中的恒星预报结果，考虑仪器探测性能和恒星运动速度，计算合理的区域观测范围和任务时间，引导多仪器分别开展同时观星试验，确认观测到的恒星是所预报恒星。

所述多仪器同时观星试验的具体步骤包括：

S341：选择适合观测的恒星。

根据精确的坐标系转换与时间转换，预报遥感仪器未来一段时间内可观测的每颗恒星的位置、进入遥感仪器可观测视场的时间、离开遥感仪器可观测视场的时间，根据各遥感仪器的性能特点，优选符合要求的星等较低(恒星较亮)或均符合各遥测仪器可观测星等范围要求的恒星，并且恒星位置处的遥感仪器瞬时视场内无其他可观测恒星。

S342：设计观测任务，并生成观测指令文件。

根据预报的结果，以任务时间表的形式输入任务，对能够满足多个遥感仪器探测需求的恒星进行观测，计算恒星观测时间和精确的指向角，根据S14的成果，优化调整指向角，并生成观测指令文件。

S343：观测星座并对观测数据进行处理。

将观测指令文件上注卫星，引导各遥感仪器自动实施在轨恒星观测。

解析卫星下传的恒星观测数据，获取各仪器的恒星观测图像，开展恒星质心提取，通过各仪器的恒星质心提取结果确认所观测到的恒星是否为指定恒星。

若是，则保存观测数据；若否，则调整恒星观测策略，并重复步骤S342～S343。

其中，调整恒星观测策略与步骤S2的方法相同，本发明在此不予赘述。

S4：调整恒星观测策略。

S5：根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果，设计常规恒星观测试验。

经过步骤S1～S4已能够确认遥感仪器可以正确捕获恒星，所以根据前述数据结果设计常规恒星观测试验，其作用在于精确确认遥感仪器的实际恒星观测情况。

常规恒星观测试验根据恒星观测策略调整结果，优化遥感仪器指向情况，使得遥感仪器在预期观测位置重复驻留观测，并根据观测的结果对恒星观测策略进行进一步调整，使得遥感仪器能够稳定捕捉恒星。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S5还包括：

S51：选择适合观测的恒星。

根据精确的坐标系转换与时间转换，预报遥感仪器未来一段时间内每颗恒星的位置及可观测时间，根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果，选取适合观测的恒星。

S52：设计观测任务，并生成观测指令文件。

根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果和所选择的恒星，以任务时间表的形式对单颗恒星情况输入任务，对多颗恒星分别进行观测。

如图6所示，通过任务时间表的时间，计算符合任务观测时间的恒星精确指向角，根据步骤S4的成果，确认恒星位置波动范围，并设计恒星观测策略，确保仪器能够观测到恒星，并生成观测指令文件。

S53：对恒星进行常规观测。

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测。

S6：捕获恒星，并判定捕获的结果是否符合恒星预期位置。

解析卫星下传的恒星观测数据，获取恒星观测图像，开展恒星质心提取，确认恒星捕获情况。

若符合恒星预期位置，则保持常规观测；若不符合恒星预期位置，则根据常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，并重复步骤S5～S6。

需要说明的是，上述多个实施例只是举例，各个实施例的技术方案之间可以进行组合，均在本发明的保护范围内。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

上面对本发明所提供的静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种静止轨道遥感仪器快速在轨捕获恒星的方法，其特征在于包括：

S1：设计恒星等待观测试验；

S2：根据恒星等待观测试验或恒星确认观测试验或常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，对遥感仪器的指向信息进行策略优化和参数调整；

S3：通过设计多种天体观测确认试验，实现对遥感仪器在轨观测指向情况的确认；

S4：调整恒星观测策略；

S5：根据恒星等待观测试验的结果和恒星确认观测试验的结果，设计常规恒星观测试验；

S6：捕获恒星，并判定捕获的结果是否符合恒星预期位置；

若符合恒星预期位置，则保持常规观测；若不符合恒星预期位置，则根据常规恒星观测试验的结果适时调整指向情况，并重复步骤S5～S6。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S1包括如下子步骤：

S11：选择目标观测恒星，并对目标观测恒星进行预报；

S12：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S13：观测目标观测恒星，并处理观测得到的数据；

S14：对遥感仪器的指向信息进行分析。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S2中，具体使用恒星等待观测试验、恒星确认观测试验、常规恒星观测试验中的哪一个试验结果根据当前步骤的前述试验内容而定。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S2包括如下子步骤：

S21：根据观测到的目标观测恒星在遥感仪器焦平面上南北方向质心位置的变化，判断波动范围是否超过遥感仪器瞬时视场大小；

若波动范围超过瞬时视场，则调整遥感仪器的南北向指向角，并对每颗目标观测恒星进行多次重复观测，使多次重复观测覆盖的视场面积不小于波动范围，以最大程度确保遥感仪器的抓星成功率；若波动范围未超过瞬时视场，则维持目前遥感仪器指向状态；

S22：根据观测到的目标观测恒星在遥感仪器焦平面上东西方向质心位置的变化，依据波动范围，调整观星的驻留时间；

若系统性的指向偏差过大，则调整遥感仪器的东西向指向角，使得遥感仪器初始东西指向偏差与单次观测总时间覆盖指向角范围之和能够覆盖系统性指向偏差；若系统性的指向偏差正常，则维持目前遥感仪器指向状态。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述多种天体观测确认试验包括：行星观测试验、星图拼接试验、星座观测试验、多仪器同时观星试验。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述行星观测试验包括如下子步骤：

S311：选取适合观测的行星；

S312：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S313：观测行星并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测；

解析卫星下传的行星观测数据，获取行星观测图像，开展行星质心提取，确认所观测到的行星是否为指定行星；

若是，则保存观测数据；若不是，则调整行星观测策略，并重复步骤S312～S313。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述星图拼接试验包括如下子步骤：

S321：选择适合观测的恒星；

S322：根据步骤S321选择的恒星，设定星图扫描范围；

根据步骤S321选择的恒星，基于恒星间几何特征，确认搜索视场内满足星等约束且几何特征明显的星图，以最外围的闭合矩形为暂定区域范围，在暂定区域范围的四周增加一定宽度的扫描余量，得到新的矩形为最终区域面积；

S323：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S324：观测恒星并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施在轨恒星观测；

解析卫星下传的区域观测数据，处理得到星图拼接观测图像，开展恒星质心提取，判定所观测到的恒星是否满足预设的恒星几何结构；

若观测到的恒星满足预设的恒星几何结构，则确认观测区域是否为指定观测区域；若观测到的恒星不满足预设的恒星几何结构，则确认观测区域不是指定目标区域，调整恒星观测策略，并重复步骤S323～S324；

若是为指定观测区域，则保存观测数据；若不是指定观测区域，则调整恒星观测策略，并重复步骤S323～S324。

8.如权利要求5的方法，其特征在于所述星座观测试验包括如下子步骤：

S331：选择适合观测的星座；

S332：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S333：观测星座并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导遥感仪器自动实施星座观测；

解析卫星下传的星座观测数据，获取星座中每颗恒星的观测图像，开展恒星质心提取，根据解析的每颗恒星的几何位置，结合星座中各颗恒星的理论信息，确认所观测到的星座是否为指定星座；

若是，则保存观测数据；若否，则调整星座观测策略，并重复步骤S332～S333。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述多仪器同时观星试验包括如下子步骤：

S341：选择适合观测的恒星；

S342：设计观测任务，并生成观测指令文件；

S343：观测星座并对观测数据进行处理；

将观测指令文件上注卫星，引导各遥感仪器自动实施在轨恒星观测；

解析卫星下传的恒星观测数据，获取各仪器的恒星观测图像，开展恒星质心提取，通过各仪器的恒星质心提取结果确认所观测到的恒星是否为指定恒星；

若是，则保存观测数据；若否，则调整恒星观测策略，并重复步骤S342～S343。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S5包括如下子步骤：

S51：选择适合观测的恒星；

根据精确的坐标系转换与时间转换，预报遥感仪器未来一段时间内每颗恒星的位置及可观测时间，根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果，选取适合观测的恒星；

S52：设计观测任务，并生成观测指令文件；

根据恒星等待观测试验结果和恒星确认观测试验结果和所选择的恒星，以任务时间表的形式对单颗恒星情况输入任务，对多颗恒星分别进行观测；

S53：对恒星进行常规观测。