一种用于空间物体光度分析的光照可视关系计算方法
【专利摘要】本发明属于地基光电观测领域，公开了一种用于空间物体光度分析的光照可视关系计算方法，方法包括以下步骤：轨道计算获取空间物体的位置和速度矢量；基于位置和速度矢量建立轨道坐标系；引入姿态参量建立空间物体本体坐标系；进行照明矢量和观测矢量的计算。本方法克服了传统用相位角（空间物体-测站-太阳之间的夹角)来表征空间物体光照可视关系的不足，将简化的质点运动推广到有外形结构的轨道运动和姿态运动上，更具体的描述空间物体在空间被太阳照明后被测站设备观测的情况，直接服务于空间物体的光度特性研究。
【专利说明】一种用于空间物体光度分析的光照可视关系计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于地基光电观测领域，涉及一种用于空间物体光度分析的光照可视关系 计算方法。
【背景技术】
[0002] 空间物体在太空中运行时自身并不发光，地面观测得到的光度信息主要来自其反 射的太阳光。相对地面观测者而言，空间物体及主要的照明光源（太阳）都不是静止不动 的，空间物体既有相对于稳定轴的姿态旋转（自转），也有空间位置运动（绕地球公转）；由 于地球自转和绕太阳公转，太阳相对地面观测者也有短周期的日变化和长周期的年变化。 复杂的相对位置变化，带来了复杂的光照条件和反射条件变化。
[0003] 在当前的空间物体光度特性描述中，经常使用相位角（太阳-目标-测站的空间 夹角）来表述空间物体的被照明和可视关系，这样的描述体系将空间物体的运动视为质点 运动，未考虑其自身形状和姿态运动，以及与太阳相对位置的年变化。为了更确切地描述空 间物体的被照明和可视关系，由其反演、仿真、确定空间物体的姿态变化，为空间物体的光 度标定和特性提取服务，需要建立一种更精确的光照可视关系计算方法。
【发明内容】
[0004] 本方法克服了传统用相位角（空间物体-测站-太阳之间的夹角）来表征空间物 体光照可视关系的不足，将简化的质点运动推广到有外形结构的轨道运动和姿态运动上， 更具体的描述空间物体在空间被太阳照明后被测站设备观测的情况，直接服务于空间物体 的光度特性研究。
[0005] 所述方法包括以下步骤：
[0006] 步骤一：计算获取当前历元真赤道真春分点坐标系下的位置、速度矢量F和7
[0007] (1)利用SGP4或SDP4模型进行空间物体Tie轨道根数的外推预报计算，获取当前 历元轨道坐标系下的位置和速度矢量；
[0008] (2)空间物体在当前历元轨道坐标系下位置和速度矢量转换至当前历元真赤道真 春分点坐标系下的位置、速度矢量和
【权利要求】
1. 一种用于空间物体光度分析的光照可视关系计算方法，其特征在于，所述方法包括 如下步骤： 步骤一：计算获取当前历元真赤道真春分点坐标系下的位置、速度矢量？和^ 步骤二：基于空间物体的在当前历元真赤道真春分点坐标系下的位置和速度矢量建立 轨道坐标系； 步骤三：引入姿态参量建立空间物体本体坐标系,构造本体坐标系与轨道坐标系的映 身寸关系； 步骤四：进行照明矢量（太阳-卫星矢量）和观测矢量（测站-卫星矢量）的计算。
2. 根据权利要求1所述的光照可视关系计算方法，其特征在于，所述步骤一具体包括： 1) 利用SGP4或SDP4模型进行空间物体Tie轨道根数的外推预报计算，获取当前历元 轨道坐标系下的位置和速度矢量； 2) 将空间物体在当前历元轨道坐标系下位置和速度矢量转换至当前历元真赤道真春 分点坐标系下的位置、速度矢量和
3) 同时获取光源（太阳）和测站在此坐标系中的位置矢量
和
3. 根据权利要求1所述的光照可视关系计算方法，其特征在于，所述步骤二中轨道坐 标系的X(I、yci、Zc!轴分别为滚动、俯仰和偏航轴。
4. 根据权利要求1所述的光照可视关系计算方法，其特征在于，所述步骤三中姿态参 量为：空间物体姿态的三个欧拉角一偏航角Ψ、俯仰角Θ和滚动角φ，用于构造本体坐标 系与轨道坐标系的映射关系；其中偏航角Ψ表示空间物体滚动轴
（指向空间物体速度方 向）在当地水平面上的投影与轨道轴的夹角；俯仰角Θ表示物体滚动轴
与其在当地
水平面上的投影的夹角；滚动角f?表示物体俯仰轴Λ与其在当地水平面上的投影的夹角。
5. 根据权利要求1所述的光照可视关系计算方法，其特征在于，步骤四的具体方法是： 据步骤三建立的坐标映射关系，将太阳和测站的位置矢量
和
转换至本体坐标系下 照明矢量
和观测矢量
，并转换成的方位角和高度角，由此获得太阳照射Asm、h sun 和测站Astatim、hstatim表征的可视关系。
【文档编号】G06F19/00GK104123461SQ201410350259
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】王建峰 申请人:中国科学院国家天文台