一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定方法及装置

技术领域

本发明涉及数字滤波器技术领域，更具体的，涉及一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定方法及装置。

背景技术

随着我国空间对地观测技术的迅猛发展，卫星对地扫描计算技术的时效性和准确性的需求也日益明显，为了仿真卫星对地球扫描时，卫星扫描地球区域位置以及卫星扫描面积的大小，需要给出一种快速搜索卫星扫描区域以及区域面积大小的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种卫星扫描仿真中卫星扫描地球区域的面积确定方法，包括：

沿经线方向和纬线方向划分地球卫星模型中的地球球面，生成设定数量的地球网格；

确定地球卫星模型中的卫星视窗探测边界平面与卫星扫描地球区域相交的地球网格；所述地球卫星模型通过对地球和卫星进行数学建模得到；

根据相交的地球网格确定卫星扫描地球区域的面积。

在一些实施例中，还包括：

建立所述地球卫星模型。

在一些实施例中，所述建立所述地球卫星模型，包括：

建立地球坐标系和卫星坐标系，并生成地球球面；

建立地球坐标系和卫星坐标系的转换关系；

建立多个卫星视窗探测边界平面。

在一些实施例中，所述确定地球卫星模型的卫星视窗探测边界平面与卫星扫描地球区域相交的地球网格，包括：

选取多个相邻的地球网格组合形成为一个比对区域；

执行判断步骤，判断所述卫星扫描地球区域对应所述地球球面的投影区域与所述比对区域之间的包含关系；其中，所述包含关系包括：所述投影区域处于所述比对区域内，所述比对区域处于所述投影区域内，所述比对区域处于所述投影区域外；

执行记录步骤，若所述比对区域处于所述投影区域内，则记录所述比对区域；

若所述投影区域处于所述比对区域内，将所述比对区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个比对子区域；

用所述比对子区域替代所述比对区域来执行所述判断步骤，然后对处于所述投影区域内的所述比对子区域执行记录步骤，对包含所述投影区域的所述比对子区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个再次划分的比对子区域，用再次划分的所述比对子区域替代原始的比对子区域执行判断步骤，直至所述比对子区域不可划分。

在一些实施例中，所述判断所述卫星扫描地球区域对应所述地球球面的投影区域与所述比对区域之间的包含关系，包括：

从所述比对区域中的随机选取所述比对区域边界线上的点，判断选取的点是否处于所述投影区域内，若是，则确定所述比对区域处于所述投影区域内，若否，则确定所述比对区域处于所述投影区域外；

若所述投影区域的边界线的经度和纬度均处于所述比对区域内，则确定所述投影区域处于所述比对区域内。

本发明还提供一种卫星扫描仿真中卫星扫描地球区域的面积确定装置，包括：

网格划分模块，沿经线方向和纬线方向划分地球卫星模型中的地球球面，生成设定数量的地球网格；

相交网格确定模块，确定地球卫星模型中的卫星视窗探测边界平面与卫星扫描地球区域相交的地球网格；所述地球卫星模型通过对地球和卫星进行数学建模得到；

面积确定模块，根据相交的地球网格确定卫星扫描地球区域的面积。

在一些实施例中，还包括：

模型建立模块，建立所述地球卫星模型。

在一些实施例中，所述模型建立模块，包括：

地球球面生成单元，建立地球坐标系和卫星坐标系，并生成地球球面；

转换关系生成单元，建立地球坐标系和卫星坐标系的转换关系；

卫星视窗探测边界平面建立单元，建立多个卫星视窗探测边界平面。

在一些实施例中，所述相交网格确定模块，包括：

比对区域组合单元，选取多个相邻的地球网格组合形成为一个比对区域；

判断步骤执行单元，执行判断步骤，判断所述卫星扫描地球区域对应所述地球球面的投影区域与所述比对区域之间的包含关系；其中，所述包含关系包括：所述投影区域处于所述比对区域内，所述比对区域处于所述投影区域内，所述比对区域处于所述投影区域外；

记录步骤执行单元，执行记录步骤，若所述比对区域处于所述投影区域内，则记录所述比对区域；

比对子区域形成单元，若所述投影区域处于所述比对区域内，将所述比对区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个比对子区域；

替代执行单元，用所述比对子区域替代所述比对区域来执行所述判断步骤，然后对处于所述投影区域内的所述比对子区域执行记录步骤，对包含所述投影区域的所述比对子区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个再次划分的比对子区域，用再次划分的所述比对子区域替代原始的比对子区域执行判断步骤，直至所述比对子区域不可划分。

在一些实施例中，所述判断步骤执行单元用于从所述比对区域中的随机选取所述比对区域边界线上的点，判断选取的点是否处于所述投影区域内，若是，则确定所述比对区域处于所述投影区域内，若否，则确定所述比对区域处于所述投影区域外；若所述投影区域的边界线的经度和纬度均处于所述比对区域内，则确定所述投影区域处于所述比对区域内。

本发明提供的一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定方法及装置，提出了快速搜索卫星扫描区域及区域面积的方法，通过地球和卫星的数学模型与地球网格划分，获得卫星扫描区域在地球网格中的编号；还通过网格与扫描区域的细分，获得扫描区域在网格中的面积大小，具有快速、精确等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明地球网格划分的示意图；

图2是本发明球面上一点与卫星探测的示意图；

图3是本发明探测区域与网格面积示意图；

图4是本发明探测区域与网格面积示意图；

图5是本发明探测区域与网格面积示意图；

图6示出了本申请中一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定方法的流程示意图；

图7示出了本申请中一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图6示出了本申请提供的一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定方法流程示意图，具体包括：

一种卫星扫描仿真中卫星扫描地球区域的面积确定方法，包括：

S1：沿经线方向和纬线方向划分地球卫星模型中的地球球面，生成设定数量的地球网格。

在一些实施例中，如图1和图2所示，所述地球的网格划分，具体划分方式为：经度方向划分的最大层数2

lh＝2×π÷2

纬度方向划分的最大层数2

wh＝π÷2

由上面的划分，将地球划分成2

S2：确定地球卫星模型中的卫星视窗探测边界平面与卫星扫描地球区域相交的地球网格；所述地球卫星模型通过对地球和卫星进行数学建模得到。

在一些实施例中，步骤S2包括：

S21：选取多个相邻的地球网格组合形成为一个比对区域；

S22：执行判断步骤，判断所述卫星扫描地球区域对应所述地球球面的投影区域与所述比对区域之间的包含关系；其中，所述包含关系包括：所述投影区域处于所述比对区域内，所述比对区域处于所述投影区域内，所述比对区域处于所述投影区域外；

S23：执行记录步骤，若所述比对区域处于所述投影区域内，则记录所述比对区域；

S24：若所述投影区域处于所述比对区域内，将所述比对区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个比对子区域；

S25：用所述比对子区域替代所述比对区域来执行所述判断步骤，然后对处于所述投影区域内的所述比对子区域执行记录步骤，对包含所述投影区域的所述比对子区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个再次划分的比对子区域，用再次划分的所述比对子区域替代原始的比对子区域执行判断步骤，直至所述比对子区域不可划分。

在一些实施例中，所述判断所述卫星扫描地球区域对应所述地球球面的投影区域与所述比对区域之间的包含关系，包括：

从所述比对区域中的随机选取所述比对区域边界线上的点，判断选取的点是否处于所述投影区域内，若是，则确定所述比对区域处于所述投影区域内，若否，则确定所述比对区域处于所述投影区域外；

若所述投影区域的边界线的经度和纬度均处于所述比对区域内，则确定所述投影区域处于所述比对区域内。

举例说明，利用求某条确定经线圈(整个大圆)与平面n

1、区域完全包含投影里面

在区域中取一个点(比如区域的角点)，判断其是否在投影区来区分。如果这个点在投影区里，那么表示区域完全在投影里面，记录这个网格。

2、区域完全在投影区外面

那便舍弃这个网格。

3、投影区在区域里面

如果投影区的经纬度都在[l1，l2]x[w1，w2]范围内，即投影区在这个区域里面，则继续缩小区域按照下面的情形缩小区域：

1).经度和纬度方向还可以细分化，把经度方向和纬度方向再细分一次，计算在卫星扫描范围内或与四个细分化区域相交的网格。

2).经度方向可以细分化而纬度方向已经最小，不可再分，那便把经度方向再细分一次，而纬度方向不用再细分，再计算卫星扫描范围内或与两个细分化区域相交的网格。

3).纬度方向可以细分化而经度方向已经最小，不可再分，那便把纬度方向再细分一次，而经度方向不用再细分，再计算卫星扫描范围内或与两个细分化区域相交的网格。

4).纬度方向和经度方向已经最小，不可再分，直接记录该网格。

4、如果有交点：

则继续剖分，分别判断，直到不能再剖分(区域就是划分好的网格)，如此便可得到所有与投影边界有交点的网格，及交点个数。

S3：根据相交的地球网格确定卫星扫描地球区域的面积。

所述给定网格坐标，计算其在卫星扫描范围内的面积，网格坐标由上面的计算在卫星扫描范围内与区域[l1，l2]x[w1，w2]相交的网格的算法求得，分别判断他们在投影范围内的情形并计算其在卫星扫描范围内的面积：

1.区域完全包含投影范围

直接利用面积公式：

s＝(l

2.区域在投影范围外面：

面积

3.区域部分在投影范围里，即投影范围与区域的经度纬度有交点的情形：

如果交点有两个且在同一条边界线(四条边界线)：

1)：交点在相邻两边，

a：如图3示(蓝色为地球网格，黑色为投影区)，三角形区域为投影区，用平面三角形公式计算面积

b：如图4示(蓝色为地球网格，黑色为投影区)，三角形区域为投影区外，总面积减去三角形面积。

2)：如图5示(蓝色为地球网格，黑色为投影区)，交点在相对的两边：直接计算投影区的面积，直接用平面近似，剖成三角形面积的和(如：4个三角形面积的一半，这四个三角形分别是相邻三个顶点围成的三角形)

4、其它情形：

则继续剖分网格(递归)直到一个预先给定的值h(比如10米)。部分到预先给定的值时，如果还有n(n＞2)个交点就近视认为面积为这块小区域面积的n/4。

最终求出卫星扫描范围相交网格的经度方向编号，网格的纬度方向编号，网格的经度范围，网格的纬度范围，网格是否整体在扫描范围内和网格在扫描范围内的面积大小。

在一些实施例中，本发明还包括：建立所述地球卫星模型。

在一些实施例中，所述建立所述地球卫星模型，包括：

建立地球坐标系和卫星坐标系，并生成地球球面；

建立地球坐标系和卫星坐标系的转换关系；

建立多个卫星视窗探测边界平面。

具体而言，所述地球和卫星模型的建立，包括地球坐标系的建立、卫星坐标系的建立、地球坐标系与卫星坐标系的转换、卫星视窗探测边界平面的建立、视窗边界平面与某条经线圈的交点以及卫星能否探测地球上给定的某经纬度点。

所述地球坐标系

所述卫星P坐标系

再由探测器视窗的姿态确定

所述地球与卫星坐标系的转换，已知卫星的坐标(p

即

A(a′，b′，c′)

所述卫星视窗探测边界平面的建立，视窗四条边界与卫星所在的平面，在卫星坐标系下的方程为：

n

在球心坐标系下的方程为：

n

即

视窗的四条边的参数(卫星坐标系)

由前面的两个坐标转换关系的算法可以将卫星坐标系的视窗四条边的参数转换为地球坐标系的视窗四条边的参数。其中θ

所述视窗边界平面与某条经线圈的交点，视窗平面n

α×sinθ+β×cosθ＝d；

其中

直接用反三角，即可以求得交点的纬度。

所述判断球面上给定经纬度的点能否被卫星探测到，在卫星坐标系上，假若没有任何障碍物(包括地球)，空间任意一点Q在地球坐标系下的坐标为(a，b，c)，即OQ＝ (a，b，c)，在卫星坐标系下的坐标为(a′，b′，c′)，能被具有矩形视窗的探测器探测到条件是

c′＞0

-c′tan(θ

-c′tan(θ

其中θ

球面上一个点Q能被探测到在还需要另外一个条件：

(a，b，c)*(P

可以理解，本发明提供的一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定方法，本发明提供的一种搜索卫星扫描地球区域及区域面积的方法，提出了快速搜索卫星扫描区域及区域面积的方法，通过地球和卫星的数学模型与地球网格划分，获得卫星扫描区域在地球网格中的编号；还通过网格与扫描区域的细分，获得扫描区域在网格中的面积大小，具有快速、精确等特点。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种卫星扫描仿真中卫星扫描地球区域的面积确定装置，如图7所示，包括：

网格划分模块1，沿经线方向和纬线方向划分地球卫星模型中的地球球面，生成设定数量的地球网格；

相交网格确定模块2，确定地球卫星模型中的卫星视窗探测边界平面与卫星扫描地球区域相交的地球网格；所述地球卫星模型通过对地球和卫星进行数学建模得到；

面积确定模块3，根据相交的地球网格确定卫星扫描地球区域的面积。

在一些实施例中，还包括：

模型建立模块，建立所述地球卫星模型。

在一些实施例中，所述模型建立模块，包括：

地球球面生成单元，建立地球坐标系和卫星坐标系，并生成地球球面；

转换关系生成单元，建立地球坐标系和卫星坐标系的转换关系；

卫星视窗探测边界平面建立单元，建立多个卫星视窗探测边界平面。

在一些实施例中，所述相交网格确定模块，包括：

比对区域组合单元，选取多个相邻的地球网格组合形成为一个比对区域；

判断步骤执行单元，执行判断步骤，判断所述卫星扫描地球区域对应所述地球球面的投影区域与所述比对区域之间的包含关系；其中，所述包含关系包括：所述投影区域处于所述比对区域内，所述比对区域处于所述投影区域内，所述比对区域处于所述投影区域外；

记录步骤执行单元，执行记录步骤，若所述比对区域处于所述投影区域内，则记录所述比对区域；

比对子区域形成单元，若所述投影区域处于所述比对区域内，将所述比对区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个比对子区域；

替代执行单元，用所述比对子区域替代所述比对区域来执行所述判断步骤，然后对处于所述投影区域内的所述比对子区域执行记录步骤，对包含所述投影区域的所述比对子区域沿经线方向和纬线方向划分形成多个再次划分的比对子区域，用再次划分的所述比对子区域替代原始的比对子区域执行判断步骤，直至所述比对子区域不可划分。

在一些实施例中，所述判断步骤执行单元用于从所述比对区域中的随机选取所述比对区域边界线上的点，判断选取的点是否处于所述投影区域内，若是，则确定所述比对区域处于所述投影区域内，若否，则确定所述比对区域处于所述投影区域外；若所述投影区域的边界线的经度和纬度均处于所述比对区域内，则确定所述投影区域处于所述比对区域内。

可以理解，本发明提供的一种基于卫星扫描仿真的扫描区域确定装置，本发明提供的一种搜索卫星扫描地球区域及区域面积的方法，提出了快速搜索卫星扫描区域及区域面积的方法，通过地球和卫星的数学模型与地球网格划分，获得卫星扫描区域在地球网格中的编号；还通过网格与扫描区域的细分，获得扫描区域在网格中的面积大小，具有快速、精确等特点。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。