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专利号: 2017101077127
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法,其特征在于,包括:

针对所述卫星建立球面侧摆观测计算模型,其中,在所述球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、所述卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、所述卫星的星下点,所述扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点;

根据所述卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度,计算出所述第一侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、所述第二侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第二地心覆盖角;

将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA,对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,以及将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB,对球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度,其中,H为所述北极点,G为所述卫星的星下点,A为所述第一侧摆覆盖边界点、B为所述第二侧摆覆盖边界点;

将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中,对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度,以及将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中,对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度;

基于所述第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度,以及所述第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定所述卫星对地侧摆观测覆盖带。

2.如权利要求1所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法,其特征在于,所述将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA,对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,包括:将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中,根据如下公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度:sinδA=sinδ·cosβA-cosi·sinβA

其中,δA为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬,所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,δ为所述星下点的赤纬,βA为所述第一地心覆盖角,i为所述卫星的轨道倾角;

所述将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB,对球面角HGB用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,包括:将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中,根据如下公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度:sinδB=sinδ·cosβB-cos i·sinβB

其中,δB为所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬,所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬与所述第二侧摆覆盖边界点的纬度相等,δ为所述星下点的赤纬,βB为所述第二地心覆盖角,i为所述卫星的轨道倾角。

3.如权利要求1所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法,其特征在于,所述将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中,对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度,包括:将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中,根据第一经度计算公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度:其中,λG为所述星下点的赤经,λA为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经,所述第一侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第一侧摆覆盖边界点的经度, 为所述星下点的纬度, 为所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,βA为所述第一地心覆盖角;

所述将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中,对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度,包括:将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中,根据第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度:其中,λG为所述星下点的赤经,λB为所述第二侧摆覆盖边界点的赤经,所述第二侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第二侧摆覆盖边界点的经度,φG为所述星下点的纬度,φB为所述第二侧摆覆盖边界点的纬度,βB为所述第二地心覆盖角。

4.如权利要求1所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法,其特征在于,根据如下公式计算出所述第一地心覆盖角和所述第二地心覆盖角:其中,βA为所述第一地心覆盖角,βB为所述第二地心覆盖角,R为地球半径,h为所述卫星距离地面的高度,θ为所述卫星的视场角,ε为所述侧摆角度。

5.如权利要求3所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法,其特征在于,所述将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中,根据第一经度计算公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度,包括:确定所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系;

确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向;

根据所述第一侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系,以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向,共同确定出用于计算所述第一侧摆覆盖边界点的经度的第一经度计算公式中的运算符号;

基于确定符号后的第一经度计算公式计算出所述第一侧摆覆盖边界点的经度。

6.如权利要求4所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定方法,其特征在于,所述将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中,根据第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度,包括:确定所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系;

确定所述卫星的轨道倾角和飞行方向;

所述第二侧摆覆盖边界点相对所述星下点的空间位置关系,以及所述卫星的轨道倾角和飞行方向,共同确定出用于计算所述第二侧摆覆盖边界点的经度的第二经度计算公式中的运算符号;

基于确定符号后的第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度。

7.一种扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置,其特征在于,包括:

模型建立单元,用于针对所述卫星建立球面侧摆观测计算模型,其中,在所述球面侧摆观测计算模型的球面上表示有北极点、所述卫星对地侧摆观测覆盖任一时刻的扫描线、所述卫星的星下点,所述扫描线包括第一侧摆覆盖边界点和第二侧摆覆盖边界点;

覆盖角确定单元,用于根据所述卫星的视场角和从所述卫星的侧摆角度范围中确定出的侧摆角度,计算出所述第一侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第一地心覆盖角、所述第二侧摆覆盖边界点与所述星下点所组成弧段的第二地心覆盖角;

纬度确定单元,用于将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGA,对球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,以及将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中的球面三角形HGB,对球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度,其中,H为所述北极点,G为所述卫星的星下点,A为所述第一侧摆覆盖边界点、B为所述第二侧摆覆盖边界点;

经度确定单元,用于将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGA中,对所述球面角HGA用余弦定理得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度,以及将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面三角形HGB中,对所述球面角HGB用余弦定理得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度;

覆盖带确定单元,用于基于所述第一侧摆覆盖边界点的经度、纬度,以及所述第二侧摆覆盖边界点的经度、纬度共同确定所述卫星对地侧摆观测覆盖带。

8.如权利要求7所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置,其特征在于,所述纬度确定单元,具体用于:将所述第一地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中,根据如下公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的纬度:sinδA=sinδ·cosβA-cosi·sinβA

其中,δA为所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬,所述第一侧摆覆盖边界点的赤纬等于所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,δ为所述星下点的赤纬,βA为所述第一地心覆盖角,i为所述卫星的轨道倾角;

所述纬度确定单元,还用于将所述第二地心覆盖角在所述球面侧摆观测计算模型中,根据如下公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的纬度:sinδB=sinδ·cosβB-cos i·sinβB

其中,δB为所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬,所述第二侧摆覆盖边界点的赤纬与所述第二侧摆覆盖边界点的纬度相等,δ为所述星下点的赤纬,βB为所述第二地心覆盖角,i为所述卫星的轨道倾角。

9.如权利要求7所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置,其特征在于,所述经度确定单元,具体用于:将所述第一侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中,根据第一经度计算公式计算得到所述第一侧摆覆盖边界点的经度:其中,λG为所述星下点的赤经,λA为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经,λA为所述第一侧摆覆盖边界点的赤经等于λA为所述第一侧摆覆盖边界点的经度, 为所述星下点的纬度,为所述第一侧摆覆盖边界点的纬度,βA为所述第一地心覆盖角;

将所述第二侧摆覆盖边界点的纬度在所述球面侧摆观测计算模型中,根据第二经度计算公式计算得到所述第二侧摆覆盖边界点的经度:其中,λG为所述星下点的赤经,λB为所述第二侧摆覆盖边界点的赤经,所述第二侧摆覆盖边界点的赤经等于所述第二侧摆覆盖边界点的经度, 为所述星下点的纬度, 为所述第二侧摆覆盖边界点的纬度,βB为所述第二地心覆盖角。

10.如权利要求7所述的扫描式卫星对地侧摆观测覆盖带确定装置,其特征在于,所述覆盖角确定单元,具体用于根据如下公式计算出所述第一地心覆盖角和所述第二地心覆盖角:其中,βA为所述第一地心覆盖角,βB为所述第二地心覆盖角,R为地球半径,h为所述卫星距离地面的高度,θ为所述卫星的视场角,ε为所述侧摆角度。