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《遙感衛(wèi)星軌道優(yōu)化策略》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、遙感衛(wèi)星軌道優(yōu)化策略摘要：隨著我國(guó)國(guó)力的增強(qiáng)，衛(wèi)星數(shù)量的增加對(duì)遙感數(shù)據(jù)時(shí)效性和精度的要求提出了更高的要求。該文根據(jù)軌道高度與衛(wèi)星觀測(cè)效能相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，建立多個(gè)子冃標(biāo)函數(shù)，利用多冃標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)衛(wèi)星軌道高度進(jìn)行優(yōu)化求解，基于Q值選収確定出回歸性能和重訪性能最優(yōu)的軌道參數(shù)。關(guān)鍵詞：陸地觀測(cè)衛(wèi)星軌道Q值選取降交點(diǎn)優(yōu)化中圖分類號(hào)：P22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2015)10(b)-0123-031陸地觀測(cè)衛(wèi)星效能分析陸地觀測(cè)衛(wèi)星的覆蓋性能主要與條帶幅寬和衛(wèi)星回歸周期相關(guān)。衛(wèi)星載荷幅寬越大，實(shí)現(xiàn)全球或區(qū)域全覆蓋需
2、要的軌跡(path)數(shù)越少，即衛(wèi)星的回歸周期越短，覆蓋周期也相應(yīng)的越短。重訪性能是指衛(wèi)星通過(guò)機(jī)動(dòng)方式對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)的能力，用重訪周期來(lái)度量。我國(guó)近年來(lái)也在大力發(fā)展高分辨率衛(wèi)星，目前已在軌運(yùn)行4顆2.5m級(jí)別的民用遙感衛(wèi)星。文章只討論載荷性能固定的情況下，衛(wèi)星軌道對(duì)空間分辨率的影響。目前在軌運(yùn)行的陸地觀測(cè)衛(wèi)星效能參數(shù)如表1所示。2衛(wèi)星軌道高度對(duì)各個(gè)指標(biāo)參數(shù)的影響2.1衛(wèi)星效能參數(shù)與軌道高度數(shù)學(xué)模型以下公式分別表示大氣阻尼，成像幅寬，像元分辨率和地面站接收時(shí)長(zhǎng):(2)(3)(4)式中：H為密度標(biāo)高；m為衛(wèi)星質(zhì)量；h為衛(wèi)
3、星軌道高度；A為衛(wèi)星沿運(yùn)動(dòng)方向的投影面積；F為大氣阻力；CD為阻力系數(shù)；R為地球半徑；d為像元尺寸；f為相機(jī)焦距；為海平面大氣密度；Q為衛(wèi)星載荷視場(chǎng)角；IFOV瞬時(shí)視場(chǎng)；1為衛(wèi)星仰角為5。時(shí)接受半徑；t為單站接受時(shí)間；V為衛(wèi)星運(yùn)行速度；U為地球引力常數(shù)。2.2多目標(biāo)優(yōu)化研究衛(wèi)星軌道的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，采用線性加權(quán)法,根據(jù)各子目標(biāo)的重要程度給予相應(yīng)的權(quán)數(shù)，然后用各子目標(biāo)分別乘以他們各自的權(quán)數(shù)，再相加即構(gòu)成統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)。為加權(quán)因子，應(yīng)滿足歸一,性和非負(fù)性條件：加權(quán)因子的大小代表相應(yīng)冃標(biāo)函數(shù)在優(yōu)化模型屮的重耍程度，
4、冃標(biāo)越重要，加權(quán)因子越大。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的加權(quán)因子如表2所示。3交點(diǎn)周期與回歸系數(shù)Q值的定義交點(diǎn)周期為衛(wèi)星經(jīng)過(guò)升交點(diǎn)開始到下一次衛(wèi)星經(jīng)過(guò)升交點(diǎn)間隔的時(shí)間TQ。(5)式中:為地球非球形攝動(dòng)項(xiàng)，=0.00108263；為軌道傾角；a為衛(wèi)星軌道半長(zhǎng)軸。定義Q為回歸系數(shù)即為衛(wèi)星每天繞地球運(yùn)行的圈數(shù)。(6)當(dāng)Q值為分?jǐn)?shù)時(shí)可以表示為：(7)式中，衛(wèi)星每天繞地球運(yùn)行的整圈數(shù)，K與D互質(zhì)，衛(wèi)星在運(yùn)行D天后星下點(diǎn)軌跡才能與D天前的星下點(diǎn)軌跡重合，即衛(wèi)星的回歸周期為D天。4Q值選取實(shí)例假設(shè)衛(wèi)星在一個(gè)回歸周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的地血軌跡數(shù)(path數(shù))為
5、N。(8)以XX-2衛(wèi)星為例，相機(jī)視場(chǎng)角為4.2。，衛(wèi)星的最大側(cè)擺角度為35。，拍攝條帶旁向搭接寬度大于等于2km。因此根據(jù)(2)(5)(6)對(duì)于軌道高度為600-700km的軌道，求得Q值的取值范圍為14.6-14.9,所以I確定為14o地面軌跡幅寬GS為44~51km,減去最小旁向搭接寬度，實(shí)際的冇效幅寬為42~49km,記為dr。衛(wèi)星在一個(gè)回歸周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，衛(wèi)星的成像幅寬與N的乘積需大于地球赤道周長(zhǎng)：(9)得N的范圍為835?977。根據(jù)式(8)得D的范圍為60?70。確定K時(shí)耍考慮衛(wèi)星的重訪周期，這里引入衛(wèi)星
6、最大尋訪距離，即衛(wèi)星通過(guò)側(cè)擺能夠拍攝到的目標(biāo)與衛(wèi)星星下點(diǎn)的最大距離LmaxoLmax由衛(wèi)星的最大側(cè)擺角度入、衛(wèi)星的半視場(chǎng)角以及衛(wèi)星軌道高度h決定，定義為衛(wèi)星的最大可視角。(10)根據(jù)式(2)可得：Lmax的取值范圍為404~472km。衛(wèi)星通過(guò)最大側(cè)擺角度的對(duì)全球進(jìn)行重訪時(shí)間等效于相機(jī)視場(chǎng)角為最大可視角3的衛(wèi)星對(duì)全球?qū)崿F(xiàn)虛擬覆蓋。虛擬條帶寬度即為衛(wèi)星的最大可視距離Lmax的2倍。假設(shè)實(shí)現(xiàn)虛擬覆蓋的最小條帶數(shù)為N*,則有：(11)根據(jù)(11)以及最小重訪周期為［N*/Q］。可得重訪周期最少為3?4天。表3列出了軌道高度在60
7、0-700km范圍內(nèi)該衛(wèi)星軌道備選方案。表3中列出的備選方案中像元分辨率范圍在1.85-2.03,差別不大。所以應(yīng)該優(yōu)先選取重訪周期和冋歸周期最小的軌道。備選方案1：Q二，重訪周期為3天，回歸周期為65天。備選方案2：Q二，重訪周期為4天，回歸周期為61天。參考文獻(xiàn)［1］沈欣?光學(xué)遙感衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)若干關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.武漢：武漢大學(xué)，2012.［2］曲宏松，張葉，金光?基于Q值選取的太陽(yáng)同步回歸軌道設(shè)計(jì)算法［J］?光學(xué)精密工程，2008(9)：1688-1694.［3］胡其正?宇航概論［M］.北京：屮國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2
8、010.［4］郭晨光?陸地觀測(cè)衛(wèi)星軌道優(yōu)化與運(yùn)控策略的研究［D］.廊坊：北華航天工業(yè)學(xué)院，2014.
