一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法与流程

技术特征：

1.一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据卫星成像时的姿态矩阵A和相机在卫星本体坐标系的安装矩阵M，计算相机本体坐标系相对于轨道坐标系的等效滚动角和俯仰角θ；

(2)根据步骤(1)的等效滚动角和俯仰角θ，结合卫星轨道高度计算摄影点至星下点大弧段对应的地心角α；

(3)根据步骤(1)的计算结果，计算摄影点至星下点大弧段与星下线前进方向的球面夹角β；

(4)根据步骤(2)的所述地心角α、步骤(3)所述球面夹角β和当前成像时刻的轨道根数，计算地面摄影点的赤经RA和赤纬Dec；

(5)根据步骤(4)的计算结果，结合姿轨控分系统各时刻可用的地心赤道惯性坐标系下的单位太阳方向矢量S_I计算当前成像时刻摄影点的太阳高度角SunElevAng。

2.根据权利要求1所述的一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，选用1-2-3欧拉角转序计算相机本体坐标系相对于轨道坐标系的等效滚动角和俯仰角θ，

θ＝arcsin(A'₃₁)，

其中，A'是相机本体坐标系相对于轨道坐标系的姿态矩阵，A'＝MA。

3.根据权利要求1所述的一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述地心角α计算如下：

$\mathrm{\α}=\arcsin \left(\frac{H+R}{R}\sin \mathrm{\γ}\right)-\mathrm{\γ},$

其中，H为轨道高度，R为地球半径。

4.根据权利要求1所述的一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述球面夹角β计算如下：

5.根据权利要求1所述的一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，赤经RA和赤纬Dec计算如下：

Ω为升交点赤经，i是卫星的轨道倾角，u＝ω+f是当前时刻卫星离升交点的角距，其中ω和f分别是当前时刻的近地点幅角和真近点角；

当侧摆角时：

$RA=\mathrm{\Ω}+\left\{\begin{array}{cc}\arctan (tan\∠B^{\′}OC\cos i)& (cos\∠B^{\′}OC\≥0)\\ \mathrm{\π}+\arctan (tan\∠B^{\′}OC\cos i)& (cos\∠B^{\′}OC\<0)\end{array}\right.,$

Dec＝arcsin(sin∠B′OCsini)，

其中，∠B′OC＝u+sign(θ)*α，sign(·)为符号函数；

当侧摆角时：

$RA=\mathrm{\Ω}+\left\{\begin{array}{cc}\arctan \left(Q\right)& (cos\∠B^{\′}OC\≥0)\\ \mathrm{\π}+\arctan \left(Q\right)& (cos\∠B^{\′}OC\<0)\end{array}\right.,$

其中，

cos∠B′OC＝cosαcosu-sinαcosβsinu。

6.根据权利要求1所述的一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，太阳高度角SunElevAng计算如下：

SunElevAng＝90°-arccos(S_I·N_I)，

N_I＝[cos(Dec)cos(RA) cos(Dec)sin(RA) sin(Dec)]^T，

其中，N_I为地心赤道惯性坐标系下当前时刻摄影点水平面的单位法向量，即方向为指向球面外侧。