本发明专利技术公开了一种奔月段紫外敏感器地月拍图时间预测方法，包括下列步骤：（１）选择满足地月拍摄光照条件的轨道弧段；（２）选择地月出现在紫外敏感器视场区域内的轨道弧段；（３）将同时满足步骤（１）和步骤（２）的轨道位置作为拍摄可选轨道，卫星发射后在所述的可选轨道到来之前，输入所述可选轨道对应的预测轨道位置、可选轨道之前某一时刻姿态矩阵、日月地星历及卫星姿态运动模型；计算预测时间段内的姿态矩阵、月心／地心矢量，并做出月心／地心矢量与视场中心矢量夹角随时间变化的曲线，由曲线与紫外敏感器视场大小得到连续的地球／月球可见时间范围［ｔ↓［１］～ｔ↓［２］］，根据得到的连续可见时间范围计算最佳时刻。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种奔月段采用紫外敏感器进行地月拍图时间预测的方法，属 光学成像姿态敏感器领域。技术背景随着成像探测器件以及处理器技术的快速进步，航天器姿态敏感器逐渐由 单元扫描式向成像式发展，紫外敏感器就是一种有别于传统地平仪的大视场成 像式姿态敏感器。紫外敏感器具备奔月段获取紫外地球、紫外月球图像的能力，不仅在科学 数据上重要价值而且利用获取的地月图像信息并配合惯性姿态对于实现自主导 航有重要价值。首先紫外敏感器具有特殊的组合式视场分布，形成分瓣的天球覆盖，因此需要分析紫外敏感器视场模型；另外地球、月球属于反射太阳光成像，拍摄条 件还需要有一定的太阳、地球/月球、卫星位置需求；还有，在不影响卫星运动 模式状态下拍摄需要对卫星的下一步运动以及姿态变化进行预测，当然月球/ 地球出现在视场内的时间较短需要拍摄点时刻的准确预测才能实现地球/月球 的成<象。紫外敏感器本身是一项全新的成像式姿态敏感器，本专利内容是在紫外敏 感器基础上进行的扩展应用研究。此外，奔月段利用紫外敏感器进行月球/地球 拍摄技术验证也是一项新任务，并经过了在轨飞行试验。利用紫外敏感器对月 球/地球拍摄时间的准确预测算法均未见国内外报道。国外科技动态, 2006年第9期，"欧洲第一个月球探测飞船智慧1号" 中讲到Smart-1利用高精度相机在奔月,爻对月球进行成像，但没有具体说明弧 段选择准则、最佳拍摄时刻的预测方式方法。A elfving，L Stagnearo,A Winton， SMART-1:Key technologies and autonomy implementations. Acta Astronautic 52(2003)中介绍了用于奔月段月球拍摄相机的情况，不足在未说明拍摄弧段、最佳拍摄时间的选择方法。美国专利US5319969,名称"Method for determining 3誦axis spacecraft attitude"中介绍了一种利用紫外谱段姿态敏感器的三轴姿态确定方法，其中未 涉及奔月段的拍摄预测问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种奔月段紫外敏 感器地月拍图时间预测方法，该方法根据预测结果地面发送指令在最佳时刻拍 摄地月紫外图像，达到不改变卫星运动模式实现对地球/月球的拍摄。本专利技术的技术解决方案是，包 括下列步骤(1 )根据标称轨道、卫星本体系内太阳矢量和月心矢量进行光照分析，选 择满足地月拍摄光照条件的轨道弧段；(2) 按照预先设计的卫星姿态运动获得满足步骤(1 )中的轨道弧段位置 下的地球/月心矢量集，判断所述矢量集中是否有矢量存在于紫外敏感器视场区 域内，选择满足紫外敏感器视场区域内的轨道弧段；(3) 将同时满足步骤(1 )和步骤(2)的轨道位置作为拍摄可选轨道， 卫星发射后在所述的可选轨道到来之前，输入所述可选轨道对应的预测轨道位 置、可选轨道之前某一时刻姿态矩阵、日月地星历及卫星姿态运动模型；计算 预测时间段内的姿态矩阵、月心/地心矢量，并做出月心/地心矢量与视场中心矢 量夹角随时间变化的曲线，由曲线与紫外敏感器视场大小得到连续的地球/月球 可见时间范围 时间范围最小的夹角3对应的时刻。 本专利技术与现有技术相比有益效果为(1 )本专利技术技术将地月拍图预测分为发射前轨道选择工作及发射后及时预 测工作，并按照视场角对最优拍摄点进行了预测，解决了利用紫外敏感器奔月 阶段成功在轨拍摄地球、月球的问题。(2 )本专利技术通过计算太阳矢量与月心矢量/地心矢量之间的夹角进行光照 分析，保证了所选择拍摄弧段内月球/地球图像具备较高成像条件与科学工程价 值。(3)本专利技术利用月心/地心矢量与视场中心矢量夹角分析手段获得连续成 像区间的方法具有计算简单、完备的优点。(4 )本专利技术技术使用时间居中或最小夹角方法可以获得最优的拍才聂时刻 点，保证能拍摄到月球/地球并能拍摄到最优的图像。 附图说明图1为本专利技术技术算法流程图；图2为本专利技术实施例月心矢量与视场中心矢量夹角曲线； 图3为本专利技术实施例月心矢量连续处于视场内曲线； 图4为本方明实施例拍摄仿真图像。具体实施方式本专利技术中涉及的紫外敏感器可以采用Honeywell公司申请的专利号为 US5837894名称"Wide Field of View Sensor with diffractive Optical Corrector"中公开的一种利用紫外谱段的三轴姿态敏感器。还可以釆用美国专 利US5319969名4尔"Method for determining 3-axis spacecraft attitude"中乂>开的一种利用紫外镨段的三轴姿态敏感器。 下面对月球拍照为例具体进行说明。如图1所示，为本专利技术的方法流程图，下面具体介绍该方法的实现过程。 (1)才艮据标称轨道(U，z)、卫星本体系内太阳矢量和月心矢量进行光照 分析，选择满足地球/月球拍摄光照条件的轨道弧段；光照分析过程为根据太阳矢量^、月心矢量^计算夹角^当/ > ^ ,认为此轨道位置下满足光照条件获得较好月球图像，&为相角阔值才艮据需求进行选择，其中90。对应弦月，而一般要求大于30。否则只能看 到很小的月牙，实施例阈值选择30°。(2) 按照预先设计的卫星姿态运动获得满足步骤(1 )中的轨道弧段位置 下的地球/月心矢量集，判断所述矢量集中是否有矢量存在于紫外敏感器视场区 域内，选择满足紫外敏感器视场区域内的轨道弧段；判断所述矢量集中是否有矢量存在于紫外敏感器视场区域内，方法为判断 矢量与视场中心矢量Fs的夹角3是否小于视场角，选择紫外敏感器视场区域内 的矢量对应的轨道位置；(3) 将同时满足步骤(1 )和步骤(2)的轨道位置作为拍摄可选轨道， 卫星发射后在所述的可选轨道到来之前，输入所述可选轨道对应的预测轨道位 置、可选轨道之前某一时刻t。姿态矩阵、日月地星历及卫星姿态运动模型；计 算预测时间段内的姿态矩阵、月心/地心矢量，并做出月心/地心矢量与视场中心 矢量夹角随时间变化的曲线，由曲线与紫外敏感器^f见场大小得到连续的地球/月球可见时间范围,根据得到的连续可见时间范围计算最佳时刻。 本体系下的月心矢量^:x—moon=-0.6802; y—moon=0.3213; z—moon=-0.6589;太阳矢量^:x—sun=1; y_sun=0; z—sun二O;太阳矢量与月心矢量夹角" y5 = flcos(J^ 。 = 132.86° 可见夹角远大于30。，处于弦月与满月之间表现为凸月。才艮据t0姿态矩阵C0计算预测时间区间对应姿态矩阵Ct:其中A为姿态变换矩阵，是由卫星姿态运动模型确定，运用实例中设定卫星围绕+X轴转动，速度为0.1。/S记为/，选择预测时间长度tL-trrto为1小时，实施例中记tn=3600s，t0=0s， 为<formula>formula see original document page 9</formula>若选择绕+Y轴转动则:<formula>formula see original document page 9</formula>若选择绕本文档来自技高网...
【技术保护点】
奔月段紫外敏感器地月拍图时间预测方法，其特征在于包括下列步骤：（１）根据标称轨道、卫星本体系内太阳矢量和月心矢量进行光照分析，选择满足地月拍摄光照条件的轨道弧段；（２）按照预先设计的卫星姿态运动获得满足步骤（１）中的轨道弧段 位置下的地球／月心矢量集，判断所述矢量集是否存在于紫外敏感器视场区域内，选择满足紫外敏感器视场区域内的轨道弧段；（３）将同时满足步骤（１）和步骤（２）的轨道位置作为拍摄可选轨道，卫星发射后在所述的可选轨道到来之前，输入所述可选轨道对 应的预测轨道位置、可选轨道之前某一时刻姿态矩阵、日月地星历及卫星姿态运动模型；计算预测时间段内的姿态矩阵、月心／地心矢量，并做出月心／地心矢量与视场中心矢量夹角随时间变化的曲线，由曲线与紫外敏感器视场大小得到连续的地球／月球可见时间范围［ｔ↓［１］～ｔ↓［２］］，根据得到的连续可见时间范围计算最佳时刻。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王立，叶培健，李铁寿，宗红，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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