一种卫星探测海上目标能力评估系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星探测海上目标能力评估方法及系统，其中方法包括基于卫星轨道模型、卫星的传感器幅宽以及目标的真实航迹信息计算卫星过顶海上目标值及过顶时间，并生成过顶窗口集群；根据气象、时间、星载传感器模型、海上目标条件，基于过顶时间窗口集群计算卫星对海上目标发现能力，生成卫星发现窗口；计算卫星对海上目标识别能力，计算出卫星识别窗口；以及评估卫星探测海上目标能力。本发明专利技术通过计算发现窗口、识别窗口，组合成跟踪窗口，基于跟踪窗口计算卫星探测海上目标能力。通过本发明专利技术，使得卫星群对海上目标探测能力评估准确性得到有效提升，提高了仿真过程中卫星的探测效率，为不同的卫星探测策略提供精确的量化决策手段。策手段。策手段。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星探测海上目标能力评估系统及方法


[0001]本专利技术涉及卫星模拟
，具体涉及一种卫星探测海上目标能力评估系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着卫星资源的日益丰富，传感器器件性能的不断提高，对卫星探测海上目标能力评估的需求愈加迫切，然而卫星探测海上目标过程是非常复杂的，可见光和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar)，简称SAR)等不同传感器、不同目标的目标特性、不同的气象条件导致不同卫星探测海上目标效能差别很大。
[0003]当前采用卫星工具包(Systems Tool Kit，简称STK)轨道过顶模型计算卫星探测目标能力并不适合实际现状，导致计算效果远远大于实际能力。并且，采用常规的拟合优度计算卫星探测目标能力，导致计算能力小于实际卫星探测目标能力，为解决实际处理方法与卫星探测目标能力不匹配的问题，亟需一种卫星探测海上目标能力评估系统及方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种卫星探测海上目标能力评估系统及方法，用以解决现有实际处理方法与卫星探测目标能力不匹配的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种一种卫星探测海上目标能力评估方法，包括：基于卫星轨道模型、卫星的传感器幅宽以及目标的真实航迹信息计算卫星过顶海上目标值及过顶时间，并生成过顶窗口集群 W
g
＝[T1，T2...T
g
]；根据气象、时间、星载传感器模型、海上目标条件，基于过顶时间窗口集群计算卫星对海上目标发现能力，生成卫星发现窗口集群W
f
＝[T1，T2...T
f
]；计算卫星对海上目标识别能力，计算出卫星识别窗口集群W
s
＝[T1，T2...T
s
]；以及评估卫星探测海上目标能力，针对多卫星的探测问题，可针对每颗卫星重复以上步骤，分别得出所有卫星的发现窗口集群和识别窗口集群，合并多卫星的时间窗口，得出n颗卫星的发现窗口集群和识别窗口集群最后将识别窗口的第一个窗口作为探测起始时间，按照时序排列成跟踪窗口集群跟踪窗口时间段内对应生成的船舶航迹与真实航迹近似，则判定在这些时间窗口内卫星具备探测海上目标的能力。
[0006]进一步的，所述生成过顶窗口集群的步骤包括：将海上目标的真实航迹信息、目标的目标特性参数，卫星群轨道根数输入到卫星过顶模型，输出为过顶时间窗口集群W
g
＝[T1，T2...T
g
]。
[0007]进一步的，所述卫星过顶模型具体为：据体力学中的二体运动理论，卫星的运动轨道由6个轨道要素表示，确定了卫星的6个轨道要素，卫星在惯性空间中的运动为已知的，再由惯性坐标系与地球固连坐标系的转换关系，可求出航天器相对地球的运动状态，这六个轨道要素为半长轴(a)、偏心率(e)、轨道倾角(i)、近地点幅角(ω)、升交点赤经(Ω) 和过
近地点时刻(t)，根据国际通用的两行星历数据格式，分析建立卫星轨道模型。
[0008]进一步的，所述生成卫星发现窗口的步骤包括：针对每个多顶窗口时间段逐个进行判断，最后返回布尔值，将布尔值为True的组合为发现窗口，筛选计算后生成卫星发现窗口集群W
f
＝[T1，T2...T
f
]。
[0009]进一步的，所述计算卫星识别窗口的步骤包括：根据船舶目标尺寸和卫星传感器分辨率的关系，判断卫星是否识别该船舶，最后计算出卫星识别窗口集群W
s
＝[T1，T2...T
s
]。
[0010]进一步的，所述评估卫星探测海上目标能力的步骤包括：分别得出所有卫星的发现窗口和识别窗口，合并多卫星的时间窗口，如果时间窗口出现有重合或者相连时间，则合并两个时间窗口为一个时间窗口，开始时间取两个时间窗口的最早时间，结束时间取两个时间窗口的最晚时间，最后得出n颗卫星的发现窗口集群W
fn
＝[Tf1，Tf2...Tf
f
]和识别窗口集群W
sn
＝[Ts1，Ts2...Ts
s
]，其中Tf1＜Tf2＜...＜Tf
g
， Ts1＜Ts2＜...＜Ts
g
。
[0011]进一步的，所述评估卫星探测海上目标能力的步骤还包括：删除识别窗口之前的发现窗口，将识别窗口的第一个窗口Ts1作为探测起始时间，按照时序排列成跟踪窗口集群W
gn
＝[Tg1，Tg2...Tg
g
]，其中 Tg1＝Ts1，且Tg1＜Tg2＜...＜Tg
g
，每一个时间窗口都是一个时间段，即 Tg
g
由(B
g
，E
g
)表示，其中B
g
表示时间窗口的开始时间，E
g
表示时间窗口的结束时间。
[0012]进一步的，所述评估卫星探测海上目标能力的步骤还包括：n颗卫星在卫星探测能力评估整个时间段内(B
m
，E
m
)对海上目标探测能力P计算公式如下：
[0013](1)当E
m
∈[B
g
，E
g
][0014][0015](2)当
[0016][0017]在以上公式中，B
m
表示卫星探测海上目标能力评估过程中的探测开始时间；E
m
表示卫星探测海上目标能力评估过程中的探测结束时间；B
g
表示跟踪窗口的最后一个时间窗口Tg
g
时间窗口段中的开始时间；E
g
表示跟踪窗口的最后一个时间窗口Tg
g
时间窗口段中的结束时间；得到P值后，根据P值的大小进行量化判断卫星探测海上目标能力能力大小。
[0018]进一步的，所述星载传感器模型是根据具体不同的星载传感器，以及分辨率属性、方位角属性、侧摆角属性以及与父对象相关的顶点偏移属性研究建立而成。
[0019]本专利技术还提供一种卫星探测海上目标能力评估系统，包括卫星过顶模块、卫星发现模块、卫星识别模块和多卫星跟踪模块，其中：卫星过顶模块，基于卫星轨道模型、卫星的传感器幅宽以及目标的真实航迹信息计算卫星过顶海上目标值及过顶时间，并生成过顶窗
口集群；卫星发现模块，根据气象、时间、星载传感器模型、海上目标条件，基于过顶时间窗口集群计算卫星对海上目标发现能力，生成卫星发现窗口集群；卫星识别模块，基于卫星发现模块计算出的发现窗口集群，根据光学卫星传感器分辨率参数与海上目标尺寸对比分析，计算卫星对海上目标识别窗口集群；以及多卫星跟踪模块，基于卫星发现模块和卫星识别模块，根据卫星在轨情况，构建多卫星跟踪目标窗口集群，基于集群中目标时间以及经纬度坐标值构建拟合航线，并评估卫星探测海上目标能力。
[0020]本专利技术方法具有如下优点：
[0021]本专利技术通过计算发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星探测海上目标能力评估方法，其特征在于，包括：基于卫星轨道模型、卫星的传感器幅宽以及目标的真实航迹信息计算卫星过顶海上目标值及过顶时间，并生成过顶窗口集群W
g
＝[T1，T2...T
g
]；根据气象、时间、星载传感器模型、海上目标条件，基于过顶时间窗口集群计算卫星对海上目标发现能力，生成卫星发现窗口集群W
f
＝[T1，T2...T
f
]；计算卫星对海上目标识别能力，计算出卫星识别窗口集群W
s
＝[T1，T2...T
s
]；以及评估卫星探测海上目标能力，针对多卫星的探测问题，可针对每颗卫星重复以上步骤，分别得出所有卫星的发现窗口集群和识别窗口集群，合并多卫星的时间窗口，得出n颗卫星的发现窗口集群和识别窗口集群最后将识别窗口的第一个窗口作为探测起始时间，按照时序排列成跟踪窗口集群跟踪窗口时间段内对应生成的船舶航迹与真实航迹近似，则判定在这些时间窗口内卫星具备探测海上目标的能力。2.根据权利要求1所述的卫星探测海上目标能力评估方法，其特征在于，所述生成过顶窗口集群的步骤包括：将海上目标的真实航迹信息、目标的目标特性参数，卫星群轨道根数输入到卫星过顶模型，输出为过顶时间窗口集群W
g
＝[T1，T2...T
g
]。3.根据权利要求2所述的卫星探测海上目标能力评估方法，其特征在于，所述卫星过顶模型具体为：据体力学中的二体运动理论，卫星的运动轨道由6个轨道要素表示，确定了卫星的6个轨道要素，卫星在惯性空间中的运动为已知的，再由惯性坐标系与地球固连坐标系的转换关系，可求出航天器相对地球的运动状态，这六个轨道要素为半长轴(a)、偏心率(e)、轨道倾角(i)、近地点幅角(ω)、升交点赤经(Ω)和过近地点时刻(t)，根据国际通用的两行星历数据格式，分析建立卫星轨道模型。4.根据权利要求1所述的卫星探测海上目标能力评估方法，其特征在于，所述生成卫星发现窗口的步骤包括：针对每个多顶窗口时间段逐个进行判断，最后返回布尔值，将布尔值为True的组合为发现窗口，筛选计算后生成卫星发现窗口集群W
f
＝[T1，T2...T
f
]。5.根据权利要求1所述的卫星探测海上目标能力评估方法，其特征在于，所述计算卫星识别窗口的步骤包括：根据船舶目标尺寸和卫星传感器分辨率的关系，判断卫星是否识别该船舶，最后计算出卫星识别窗口集群W
s
＝[T1，T2...T
s
]。6.根据权利要求1所述的卫星探测海上目标能力评估方法，其特征在于，所述评估卫星探测海上目标能力的步骤包括：分别得出所有卫星的发现窗口和识别窗口，合并多卫星的时间窗口，如果时间窗口出现有重合或者相连时间，则合并两个时间窗口为一个时间窗口，开始时间取两个时间窗口的最早时间，结束时间取两个时间窗口的最晚时间，最后得出n颗卫星的发现窗口集群W
fn
＝[Tf1，Tf2...Tf...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉菊，赵和鹏，石敏，杨亚鹏，郑义成，涂卫红，
申请(专利权)人：中国人民解放军九一九七七部队，
类型：发明
国别省市：