|
随着航天技术的发展，越来越多的国家、地区、企业甚至个人都有自己的卫星。以乌克兰首都基辅（50.4333°N，30.5167E°）为例，如何使用自己的卫星对该城市进行拍摄呢？我们来揭秘一下。 假如你拥有自己的卫星，你可以随时获得自己卫星的轨道，那么你可以根据卫星的轨道参数进行计算，得到成像机会。再控制卫星进行适当的姿态调整，在合适的时间进行拍摄。 但如果你没有自己的卫星，你是一个客户，想了解下某颗卫星在什么时候能够拍摄，再决定是否向卫星拥有者购买数据怎么办呢？比如，你想购买WorldView-3的在接下来的一周对基辅的卫星观测数据，但并不清楚下周有没有拍摄机会。
Maxar 的 WorldView-3 卫星于2022 年 3 月 9 日拍摄的乌克兰马里乌波尔市被毁的房屋和其他建筑物 WorldView-3是美国DigitalGlobe公司第四代高分辨率光学卫星，于2014年8月中发射，卫星影像分辨率为0.3米，是目前世界上分辨率最高的光学卫星。卫星的参数如下。
我们以WorldView-3为例，假如我们可以使用这颗卫星，展示一下如何对基辅成像。 一、获取卫星轨道 登录https://www./#recent选择Recent ELSETs，找到Full Catalog，选择3LE及选择两行根数。
若知道卫星的名称，可搜索对应的名称，以WORLDVIEW 3 为例对应的两行根数如下。
将上述两行根数复制到文本文件中，通过轨道外推推算卫星的轨道信息（如时间、位置、速度），根据卫星与目标点的相对关系即可推算对于目标点的成像机会。卫星在轨运行情况如下。
二、计算成像机会 这里假定观测约束如下： (1).时间区间（UTC时间）：2022年3月14日~2022年3月21日 (2).卫星观测范围：星下点±30° (3.)太阳高度角：≥15° 利用轨道仿真工具，可以得到分析时间区间内的WorldView-3卫星的成像机会。可见在未来一周，满足约束的只有三次机会，每次持续时间不超过104秒。 根据各卫星公司给出的情况，在拍摄过程中，乌克兰上空在较长的时间内一直有很多云，以至于无法获得可见光遥感卫星图像，这也是可见光卫星一直被诟病的一点。下面的成像机会需配合天气预报进一步筛选，避免拍摄只有云的图像，浪费成像机会。当然为了进行全天候的观测，SAR卫星可以穿透云进行拍摄，这也是近几年来非常热门的发展方向。
三、侧摆成像 从下图可见，在第2次拍摄机会时，即3月19日09:08:52秒，卫星近似可以星下点方式拍摄基辅，此时的成像分辨率最佳，通过分析可知，卫星需侧摆约6°。而第1次和第3次，卫星从侧面拍摄基辅，分辨率有较大的下降。第一次，卫星需侧摆19°，第3次拍摄，卫星需侧摆26°。 这种拍摄方式只能划过基辅，当卫星视场太小时，只能拍摄极短的时间。若基辅沿轨方向有60km，卫星星下点速度约为6.9km/s，则大约只能拍摄9~10s时间，远远小于实际满足拍摄的时间，无法满足战争阶段尽可能获取较多的图像数据需求。
WorldView-3未来一周对基辅成像机会 四、盯点成像 若卫星具有对基辅定点成像能力，即盯着基辅看，那么如何设计卫星的动作呢?那么，需要根据几何关系计算。如下图所示。
运动成像——卫星盯着目标点拍照 卫星从A飞行到B点具有对目标点的拍摄机会，根据矢量关系， 卫星矢量： 卫星指向目标点的矢量 以及目标点的矢量 关系如下：
一般星上轨道测量系统能够给出的是J2000或WGS84坐标系下的位置速度。但对地观测卫星一般采用卫星轨道坐标系下的表示其姿态。因此需将上述关系转到卫星轨道坐标系下处理。 假定卫星的轨道信息为WGS84坐标系，地面目标点的矢量
卫星姿态可根据 卫星姿态可分为滚动角（Roll）、俯仰角(Pitch)、偏航角(Yaw)。若卫星轨道坐标系可简单理解为下面的图（a）,沿轨方向为飞行方向，天底方向为地球所在的位置，垂轨方向为卫星轨道面的副法线，满足右手螺旋法则。卫星本体坐标系以该坐标系作为参考计算三轴姿态。卫星三轴姿态角均为0时与卫星轨道坐标系重合。下图（b）显示绕沿轨轴姿态为滚动角，绕垂轨轴姿态为俯仰角，绕天底轴姿态为偏航角。 若本体坐标系下相机视场的光轴对准卫星Z轴。则卫星姿态调整可直接使相机能够拍摄目标点。
 ，则卫星可持续对目标点拍照，实现对目标点的较长时间的拍摄。此时根据前述的满足约束的观测机会，可以拍摄55~104秒的图像。
通过这样设置，卫星分别实现了侧摆成像和盯点成像。如果将上述卫星姿态注入卫星控制系统，卫星在轨成像时的动作应当如下面所示。
如果你有一颗自己的卫星，具备这两种成像能力，你学废如何操作自己的卫星了吗？ |
|
|
来自： Sevenv55biecss > 《Js8》
