一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法
专利汇可以提供一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种导航 星座 星间观测目标卫星图像模拟方法，涉及星空图像模拟技术领域；主要包括如下步骤：步骤(一)、建立视线 坐标系 Olxlylzl、观测相机测量坐标系Ocxcyczc、观测相机像平面坐标系Opxpyp和观测卫星本体坐标系Obxbybzb；步骤(二)、计算目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下实时 位置 坐标；步骤(三)、计算目标卫星的等效视星等和灰度值；步骤(四)、根据计算出的目标卫星的等效视星等m、观测相机像平面上各 像素 的灰度值gij以及目标卫星在星间观测相机像平面坐标系下位置坐标(x2d,y2d)，进行仿真模拟；本 发明 提供一种星间观测目标卫星图像的模拟生成方法，该方法能够完成导航星座星间观测目标卫星图像的模拟生成。，下面是一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法专利的具体信息内容。
1.一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(一)、建立视线坐标系Olxlylzl、观测相机测量坐标系Ocxcyczc、观测相机像平面坐标系Opxpyp和观测卫星本体坐标系Obxbybzb；
步骤(二)、计算目标卫星在观测相机像平面坐标系下实时位置坐标；
计算观测卫星本体系相对J2000惯性系的初始时刻姿态四元数，即相机的初始惯性姿态Qbi0，具体计算方法如下：
计算J2000惯性系到视线坐标系Olxlylzl的转换矩阵Cli：
Cli＝Ry(qβ)·Rz(-qε) (1)
式中，qε为目标卫星相对观测卫星的方位角；
qβ为目标卫星相对观测卫星高度角；
Ry(qβ)为视线坐标系绕着自身y轴旋转qβ角度；
Rz(qε)为视线坐标系绕着自身z轴旋转qε角度；
计算J2000惯性系到观测卫星本体坐标系的转换矩阵Cbi：
Cbi＝Cbl·Cli (2)
式中，Cbl为视线坐标系到观测卫星本体坐标系的转换矩阵，即卫星平台控制误差矩阵；
将Cbi转化为四元数，即得到初始时刻观测卫星本体坐标系相对于J2000惯性系观测相机的初始惯性姿态Qbi0；
将初始惯性姿态Qbi0作为初始值，代入姿态运动学方程，计算得到后续不同时刻的姿态四元数：
根据姿态运动学方程：
式中，Qbi为相机惯性姿态四元数；
为相机惯性姿态四元数的导数；
Ωbi为观测卫星本体坐标系相对于J2000惯性系的旋转角速度在观测卫星本体坐标系内的分量引入四元数表示；
表示四元数乘法；
计算目标卫星在观测相机像平面坐标系下位置坐标(x2d,y2d)：
式中，(ex,ey,ez)为目标卫星相对矢量在观测相机像平面坐标系下的坐标；
f为观测相机的焦距；
步骤(三)、计算目标卫星的等效视星等和灰度值；
根据等效视星等的估算公式计算目标卫星的等效视星等m；
计算观测相机像平面上各像素的灰度值gij；
步骤(四)、根据计算出的目标卫星的等效视星等m、观测相机像平面上各像素的灰度值gij以及目标卫星在观测相机像平面坐标系下位置坐标(x2d,y2d)，进行仿真模拟。
2.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(一)中，所述视线坐标系Olxlylzl的建立方法为：原点Ol位于观测卫星质心；xl轴与视线方向重合指向目标卫星；yl轴位于包含xl轴的纵向平面内并垂直于xl轴；zl轴由右手定则确定。
3.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(一)中，所述观测相机测量坐标系Ocxcyczc的建立方法为：原点Oc位于观测相机中心，xc轴与yc轴分别平行于相机探测器阵列两条互相垂直的边，zc轴沿着相机的光轴方向。
4.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(一)中，所述观测相机像平面坐标系Opxpyp的建立方法为：原点Op位于观测相机中心，xp轴与yp轴分别与相机测量坐标系的xc轴与yc轴重合。
5.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(一)中，所述观测卫星本体坐标系的建立方法为：原点Ob位于观测卫星质心；xb轴、yb轴和zb轴分别沿着观测卫星本体的惯量主轴方向且遵循右手定则。
6.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(二)中，将Cbi转化为四元数的具体方法为：
设根据公式(2)得到J2000惯性系到观测卫星本体坐标系的转换矩阵Cbi为：
式中，c11、c12和c13为Cbi的第一行元素，分别表示J2000惯性系的三个坐标轴与观测卫星本体坐标系的xb轴形成的方向余弦值；
c21、c22和c23为Cbi的第二行元素，分别表示J2000惯性系的三个坐标轴与观测卫星本体坐标系的yb轴形成的方向余弦值；
c31、c32和c33为Cbi的第三行元素，分别表示J2000惯性系的三个坐标轴与观测卫星本体系的zb轴形成的方向余弦值；
将转换矩阵Cbi转化为四元数，得到观测相机的初始惯性姿态Qbi0＝[q0 q1 q2 q3]T式中，q0为四元数Qbi0的标量部分，代表J2000惯性系转到观测卫星本体系所转过的欧拉角；
q1、q2和q3为四元数Qbi0的矢量部分，代表J2000惯性系转到观测卫星本体系所绕的欧拉轴的方向。
7.根据权利要求1所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(三)中，目标卫星的等效视星等m的计算方法为：
式中，m为目标卫星等效视星等；
S为目标卫星的截面积；
ρ为目标卫星的表面反射率；
f(σ)为相机、目标卫星和太阳的相位角函数；
R为观测卫星和目标卫星之间的距离。
8.根据权利要求7所述的一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法，其特征在于：
所述步骤(三)中，观测相机像平面上各像素的灰度值gij的计算方法为：
式中，G为目标卫星在观测相机成像的灰度值；
gij为观测相机像平面上横坐标为i，纵坐标为j的像素的灰度值；
(xp0,yp0)为目标卫星像平面坐标(x2d,y2d)取整后得到的散焦像点的中心像素坐标；
Δx＝x2d-xp0，为像素横坐标偏差；
Δy＝y2d-yp0，为像素纵坐标偏差。
一种导航星座星间观测目标卫星图像模拟方法
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