本申请涉及航天技术领域，尤其涉及一种计算重访卫星载荷入射角随轨道漂移量变化的方法。
背景技术：
当前空间对地遥感任务正在由广域战略普查型向特定区域方向战术详查型发展。通常详查型载荷受自身较窄观测视场约束，要求卫星对地面多个感兴趣的地点均具有精确重访能力。我们把卫星在几天之内再次飞越指定的地面目标上空的轨道，叫做重复观察轨道，相应的卫星定义为重访卫星。
重访卫星的高精度观测需要利用同一地面观测单元的时间序列观测数据，并且需保证时间序列内的观测尽量保持相同的观测几何关系，使卫星对同一目标点的探测载荷视场角变化量较小。然而经过一段时间的卫星轨道衰减将导致观测几何关系较大的变化，使探测载荷视场角变化量较大，对观测精度会产生影响。因此，正确的给出探测载荷视场角变化曲线，对任务轨道的设计及轨控的实施起着重要的作用。目前探测载荷视场角变化分析大多是通过寻找几个特殊点进行仿真分析，这种分析理论依据不足，不能给出正确的结论，影响后续轨道设计及轨控实施的正确性。
对于高精度探测卫星，为了完成探测任务，需要卫星对同一目标点的探测载荷视场角变化量满足一定范围要求，因此对重复观察轨道上卫星载荷入射角的精确计算的需求越来越迫切。
因此，本领域迫切需要一种计算重访卫星载荷入射角随轨道漂移量变化的方法。利用本方法，可以合理地设计出卫星轨道，来满足卫星的探测任务，尤其满足高精度探测卫星的轨道设计需求。
技术实现要素：
本申请之目的在于提供一种计算重访卫星载荷入射角随轨道漂移量变化的方法。
为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。
本申请提供一种的方法包括如下步骤：
(一)计算当前轨道目标点位置；
(二)计算重复观察轨道卫星位置；
(三)计算卫星重复观察轨道在赤道处经度漂移量对应的载荷入射角变化量。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于利用本申请的方法可以合理地设计出卫星轨道，来满足卫星的探测任务，尤其满足高精度探测卫星的轨道设计需求。
附图说明
图1是本申请的载荷入射角θ的定义图，即所述载荷入射角θ是地心到卫星载荷视轴与地球表面交点的连线与载荷视轴所在直线的夹角；其中，γ是载荷视轴角。
图2是本申请的卫星初始点a、重访点c以及目标点b的分布关系图，其中，lon0是卫星初始点a的地心经度(单位：度)；lat0是卫星初始点a的地心纬度(单位：度)；h0是卫星初始点a的轨道高度(单位：米)；lon1是卫星重访点c的地心经度(单位：度)；lat1是卫星重访点c的地心纬度(单位：度)；h1是卫星重访点c的轨道高度(单位：米)；θa是卫星初始点a的载荷入射角(单位：度)；θc是卫星重访点c的载荷入射角(单位：度)。
图3是本申请的卫星位置与其在赤道处的经度关系图，其中，o-xyz是地心第二赤道坐标系，s点是卫星在轨道上的位置；d点是卫星所在经度圈与赤道面的交点；n点是卫星轨道与赤道面的交点，w是卫星的轨道面法向量，i是地心第二赤道坐标系下的轨道倾角。
地心第二赤道坐标系：坐标原点在地心，z轴同地球自转轴重合，x轴在赤道平面内指向该时刻的格林威治子午线，y轴垂直于x轴和z轴并成右手直角坐标系。
具体实施方式
下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。
本申请的一种计算重访卫星载荷入射角随轨道漂移量变化的方法，包括以下步骤：
(一)计算当前轨道目标点位置
卫星当前点a与重访点c及目标点b的分布情况见图2。
1)计算卫星初始位置向量坐标
其中，
2)计算卫星在初始点a时的轨道面法向单位量wa＝[w01w02w03]
令法向单位量长度为1，则其满足如下方程：
其中，i是地心第二赤道坐标系下轨道倾角。
则
进一步可计算出，卫星在a点时其速度在地心第二赤道坐标系z轴方向的符号值：
va_z＝sign(w01·ya-w02·xa)
其中，sign()代表对括号内变量取符号值。
3)计算卫星初始点a到目标点b的方向向量
a)中心入射角
abdir＝rvvlh_fixed_a·((ry(α))t·[001]t)
b)边缘入射角
abdir＝rvvlh_fixed_a·((rx(β)·ry(α))t·[001]t)
其中，()t代表对括号内向量取转置，rvvlh_fixed_a＝[x0ty0tz0t]，是卫星在a点时vvlh坐标系到地心第二赤道坐标系的转换矩阵，α是卫星vvlh坐标系(轨道坐标系)z轴转到载荷视轴需绕y轴旋转的角度，β是需绕x轴旋转的角度。
其中，
其中，
其中，x0＝y0×z0。
rx(θ)、ry(θ)为坐标旋转矩阵，其表达式为：
坐标旋转矩阵满足：(rx(θ))t＝rx(-θ)，(ry(θ))t＝ry(-θ)。
4)计算向量abdir所在的直线与地球表面的交点坐标
其中，a＝6378137米，b＝6356752米，可利用matlab中solve函数求解上述方程组的解。
5)计算向量
由于向量abdir所在的直线和球面有两个交点，故取两组
(二)计算重复观察轨道卫星位置
1)计算重复观察轨道上卫星重访点的位置向量坐标
其中，lon1＝lon0+δlon(δlon根据需求确定)，
2)计算回归轨道卫星在目标点c时的轨道面法向单位量wc＝[w11w12w13]
令法向单位量为长度1，则其满足如下方程：
则，
进一步可计算出，卫星在c点时其速度在地心第二赤道坐标系z轴方向的符号值：
vc_z＝sign(w11·yc-w12·xc)
3)计算回归轨道卫星在c点时的载荷视场面法向单位量x2＝[a2b2c2]
a)中心入射角
x2＝rvvlh_fixed_c·((ry(α))t·[100]t)
b)边缘入射角
x2＝rvvlh_fixed_c·((rx(β)·ry(α))t·[100]t)
其中，rvvlh_fixed_c＝[x1ty1tz1t]，是卫星在c点时vvlh坐标系到地心第二赤道坐标系的转换矩阵；
x1＝y1×z1；
4)计算回归轨道卫星在c点时卫星星下点地心纬度lat1
给定一定范围的lat1值，计算得出相应的
a2(xb-xc)+b2(yb-yc)+c2(zb-zc)<lat1_error
其中，lat1_error为用户根据需求设定的lat1误差允许范围。
5)计算向量
(三)计算卫星重复观察轨道在赤道处经度漂移量对应的载荷入射角变化量1)计算卫星在a点和c点处时的载荷入射角变化量δθ
δθ＝θc-θa
其中，
2)计算卫星在a点和c点处时在赤道处的经度漂移量，关系图见图3
a)计算dn、sn
根据球面三角形的正弦定理，可得
则，
其中，sd＝lat，∠dsn＝arccos(w1·cos(lon-90°)+w2·sin(lon-90°))，∠sdn＝90°，卫星在a点时w1＝w01，w2＝w02；卫星在c点时w1＝w11，w2＝w12。
b)计算卫星在a点和c点处时轨道在赤道处的经度漂移量δλ
δλ＝λc-λa
其中，卫星在赤道处的经度λa、λc的计算公式如下：
其中，
其中，
其中，
其中，we＝7.292115146700604×10-5rad/s；
其中，re＝6378137m；
其中，μ＝398600.4418×109m3/s2；
其中，j2＝1.08263×10-3；
其中，a为地心第二赤道坐标系下轨道半长轴，由卫星初始轨道确定；
其中，e为地心第二赤道坐标系下轨道偏心率，由卫星初始轨道确定；
其中，卫星在a点时vz＝va_z，卫星在c点时vz＝vc_z。
3)计算重复观察轨道在赤道处经度漂移量对应的载荷入射角变化量
按照上述计算方法，可计算出整个轨道周期内卫星载荷入射角随重访点轨道在赤道处的经度漂移量δλ的变化量δθ。
注：上述公式涉及到的角度单位皆为度。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本申请的范围之内。