专利名称：一种获得卫星实时对地扫描区域的方法
技术领域：
本发明属于航天测量与控制应用领域，涉及一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，适用于地球资源卫星及遥感卫星在飞行过程中的对地扫描区域计算。
背景技术：
随着我国空间对地观测技术的迅猛发展，卫星对地扫描计算技术的时效性和准确性的需求也日益明显。地球资源卫星及遥感卫星以一定带宽对地面进行扫描，由于卫星轨道有一定倾角，造成其扫描带也有一定倾角，计算卫星实时扫描区域并不方便。需要给出一种快速精度高的卫星对地扫描区域计算方法
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，依据空间几何关系给出了卫星对地扫描区域计算的方程，并得到了该方程的分析解，与数值方法相比，在计算效率上分析法远优于数值法。该结果可用于地球资源卫星及遥感卫星对地观测的计算中。技术方案一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，其特征在于以地固系为参考坐标系，卫星某一时刻的位置向量为W = (Xci, Y0, Z0),速度向量为V = (Vx, Vy, Vz);卫星扫描面与地球表面交线的两个端点的坐标统一记为a = (X, y, z);具体步骤如下步骤I确定地球表面点满足的方程卫星对地扫描面与地球表面交线的两个端点满足方程x2+y2 + ^2=R2e.步骤2 :计算卫星指向地心的向量与卫星指向扫描端点的向量的夹角Θxx0 + yy0 +zz0 -r1 -rxcos(沒)x^jr2 +R2e -2(xx0 +yy0 +zz0)
j步骤3 :根据卫星对地两个扫描端点与卫星飞行方向垂直时的关系式vx (X-X0)+vy (y-y0)+vz (Z-Z0) = O，结合步骤I和步骤2，得到表达卫星对地扫描区域方程，求解卫星对地扫描区域方程得到卫星对地扫描坐标点
X2 + J2 +Z2=R2e<xx0 + yy0 + zz0=厂2 -rxcos(0)x^jr2 +i e2 -2(xx0 + yy0 +zz0)
Vx (X-X0)+ Vy (J-J0) +Vz (Z-Z0) =0其中疋是地球平均半径，r =表示地心距，Θ是卫星的最大侧摆角；循环重复步骤I 步骤3，得到卫星实时对地扫描的区域。
有益效果本发明提出的一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，与传统计算方法相比，本发明方法有如下特点(I)基于空间几何关系给出卫星对地观测方程。该方法从几何观测出发，给出卫星对地观测所满足的方程组，而且适应卫星侧摆时对地观测的需求。(2)给出分析法的解的表达式。根据观测方程给出卫星对地观测的分析解。(3)卫星对地实时观测计算效率及精度高。一般的数值法计算速度慢，不能很好满足卫星对地观测的时效性，分析解的弓I入很好的解决了时效性问题。
图I :卫星与地球空间几何关系示意2 :v3与卫星运动同向示意3 :v3与卫星运动反向示意图
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述卫星对地扫描区域计算的方程我们取参考坐标系为地固系,设卫星某一时刻的位置向量为w = (Xtl, y0, Ztl),速度向量为V = (vx, vy, Vz)。卫星扫描面与地球表面交线的两个端点的坐标统一记为a = (X,y，z)。卫星与地球的空间几何关系如图I。要计算出点a，它需要满足下列方程两个端点都在地球表面，可得x2+y2 + z2 =R1e端点与卫星连线和卫星与地心连线间夹角为Θ，可得χχ0 + yy0 + zz0 =r2 -rXCOS(P)X^Jr2 +R2e -2(xx0 +yy0 + zz0)两个端点连线同卫星前进方向垂直，可得vx (x-x0) +vy (y-y0) +vz (z_z0) = O即需满足以下方程组
'X2 +y2 +Z2=R2e<xx0 + yy0 +zz0= r2 -rxcos(沒)X^jr2 +R2e -2(xx0 + yy0 + zz0)
vx(x - x0) + vy(y - y0) + vz(z - Z0) =0上式中，&是地球平均半径，表示地心距，Θ是卫星的最大侧摆角。卫星对地扫描区域计算的数值解法上述方程是一个非线性方程组，它的数值解法有多种，有梯度法[1]，拟牛顿法以及最小二乘解的广义拟法等方法，这里以梯度法为例。设非线性方程组为fi (X1, X2, I, Xn) = Θ，i = 1,2, L, η定义目标函数为
权利要求
1.一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，其特征在于以地固系为参考坐标系， 卫星某一时刻的位置向量为W = (X。，yQ, Ztl),速度向量为V = (vx, Vy, Vz);卫星扫描面 与地球表面交线的两个端点的坐标统一记为a = (X, y, z);具体步骤如下 步骤I确定地球表面点满足的方程卫星对地扫描面与地球表面交线的两个端点满足方程
全文摘要
本发明涉及一种获得卫星实时对地扫描区域的方法，依据空间几何关系给出了卫星对地扫描区域计算的方程，并得到了该方程的分析解，与数值方法相比，在计算效率上分析法远优于数值法。该结果可用于地球资源卫星及遥感卫星对地观测的计算中。与传统计算方法相比，本发明方法有如下特点1、基于空间几何关系给出卫星对地观测方程。该方法从几何观测出发，给出卫星对地观测所满足的方程组，而且适应卫星侧摆时对地观测的需求。2、给出分析法的解的表达式。根据观测方程给出卫星对地观测的分析解。3、卫星对地实时观测计算效率及精度高。一般的数值法计算速度慢，不能很好满足卫星对地观测的时效性，分析解的引入很好的解决了时效性问题。
文档编号G06F19/00GK102682201SQ201210131228
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者杜凯, 靳忠涛, 马鹏斌 申请人:中国西安卫星测控中心