一种基于姿态机动的SAR卫星多条带拼接成像方法与流程

本发明涉及卫星多条带成像，具体涉及一种基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法。

背景技术：

1、小卫星因卫星重量轻，造价低而广泛应用。为降低小卫星因扫描幅宽窄，地面覆盖宽度不足等缺点，小卫星应用上对卫星多条带拼接成像需求日益凸显。小卫星惯量小，姿态切换响应快，采用大力矩输出的执行机构，可以实现10～30s内的敏捷机动，可以较好满足卫星多条带拼接成像的时间约束，实现卫星在同一轨道弧段内对多个目标成像进行拼接观测，极大发挥小卫星距离向成像效能，大幅提升载荷地面成像覆盖能力。

2、卫星多条带拼接需要卫星绕空间任意指向进行目标确定。采用通常欧拉角旋转方式描述卫星姿态，可能存在姿态奇异和解算的问题，卫星姿态转序设计也很难适应空间任意姿态之间的切换。

技术实现思路

1、本发明的目的是采用姿态四元数描述卫星姿态，通过目标姿态四元数描述姿态跟踪控制，避免因目标姿态随意性产生姿态控制转序的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法，在不同姿态下获取卫星成像的视角，包括侧视角成像视角θl和斜视角θ；

3、根据侧视角成像视角θl和斜视角θ计算卫星绕俯仰轴机动的转动角度θbm；

4、获取目标姿态角；

5、将目标姿态角转换为该姿态下的目标姿态四元数qmd。

6、可选地，在不同姿态下获取卫星成像的视角，所述姿态依次包括前视姿态、平飞和后视姿态。

7、可选地，计算转动角度θbm：

8、

9、可选地，目标姿态角包括：卫星滚动姿态角卫星俯仰姿态角θm，卫星偏航姿态角ψm；获取目标姿态角包括：按xb、yb、zb分别获取目标姿态为θm＝θbm，ψm＝0。

10、可选地，将目标姿态角转换为该姿态下的目标姿态四元数qmd；

11、

12、

13、

14、

15、其中，q1、q2、q3为描述卫星姿态的四元数表达，为姿态四元数的矢量的部分，表示四元数相乘。

16、本发明的有益效果为：

17、(1)本发明能够根据多条带拼接的成像时间和成像目标姿态序列，自动维护目标姿态四元数，过程明确，工程可实现性强。

18、(2)本发明以固定侧视状态，配合载荷电扫方式，有效解决仅靠卫星姿态机动获取目标指向的时间超限问题，从而保障了载荷成像对时间及指向的强约束要求，灵活性强。

技术特征：

1.一种基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法，其特征在于，在不同姿态下获取卫星成像的视角，包括侧视角成像视角θl和斜视角θ；

2.如权利要求1所述的基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法，其特征在于，在不同姿态下获取卫星成像的视角，所述姿态依次包括前视姿态、平飞和后视姿态。

3.如权利要求1所述的基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法，其特征在于，计算转动角度θbm：

4.如权利要求1所述的基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法，其特征在于，目标姿态角包括：卫星滚动姿态角卫星俯仰姿态角θm，卫星偏航姿态角ψm；获取目标姿态角包括：按xb、yb、zb分别获取目标姿态为θm＝θbm，ψm＝0。

5.如权利要求4所述的基于姿态机动的sar卫星多条带拼接成像方法，其特征在于，将目标姿态角转换为该姿态下的目标姿态四元数qmd；

技术总结
本发明公开了一种基于姿态机动的SAR卫星多条带拼接成像方法，在不同姿态下获取卫星成像的视角，包括侧视角成像视角θ<subgt;L</subgt;和斜视角θ；根据侧视角成像视角θ<subgt;L</subgt;和斜视角θ计算卫星绕俯仰轴机动的转动角度θ<subgt;bm</subgt;；获取目标姿态角；将目标姿态角转换为该姿态下的目标姿态四元数q<subgt;md</subgt;。本发明提供的方法采用姿态四元数描述卫星姿态，通过目标姿态四元数描述姿态跟踪控制，避免因目标姿态随意性产生姿态控制转序的问题。

技术研发人员：陈秀梅,刘德庆,裴甲瑞,胡文坤,薛欣,张增安,陈撼,郭思岩,钟金凤,邵若薇
受保护的技术使用者：上海航天控制技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17