一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法技术

本发明专利技术属于卫星遥感技术领域，具体涉及一种轨道倾角设计方法。其技术方案是一种实现指定纬度范围高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是：当卫星处于升轨与降轨的交叉点时，扫描条带靠近地球极点的边，与遥感区域的最高覆盖纬度重合；且扫描条带靠近地球赤道的边，与遥感区域的最多覆盖次数纬度重合，此时轨道倾角最优，最优轨道倾角i的计算公式为：∠AOa为覆盖次数最多的纬度，为已知值；φ为卫星扫描条带宽度所对应地心夹角。本发明专利技术研究出轨道倾角具备与最多覆盖次数纬度∠AOa的轨道倾角最优解的规律，提供一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，使通过计算得到最优的轨道倾角，满足卫星在需要覆盖次数最多的纬度具有最多的单日覆盖次数。日覆盖次数。日覆盖次数。

【技术实现步骤摘要】
一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法


[0001]本专利技术属于卫星遥感轨道设计
，具体涉及一种轨道倾角设计方法。

技术介绍

[0002]因轨道倾角i决定了每天每颗卫星重复覆盖次数最多的指定纬度，所以要想使指定的纬度过境覆盖次数最多，可以通过选择某种特定的轨道倾角i实现；同时轨道倾角还与瞬时覆盖球冠弧长一起，确定了最高覆盖纬度。目前主要通过仿真的方法确定卫星轨道倾角，存在仿真次数多、耗费时间长，且得到的轨道倾角不一定是最优解。如何确定最佳的轨道倾角使卫星对指定纬度具有最多的单日覆盖次数是卫星轨道设计中需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：针对
技术介绍
存在的缺陷，本专利技术提供一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，使通过计算得到最优的轨道倾角，满足卫星在需要覆盖次数最多的纬度具有最多的单日覆盖次数。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是：当卫星处于升轨与降轨的交叉点时，扫描条带靠近地球极点的边，与遥感区域的最高覆盖纬度重合；且扫描条带靠近地球赤道的边，与遥感区域的最多覆盖次数纬度重合，此时轨道倾角满足在需要覆盖次数最多的最多覆盖次数纬度具有最多的单日覆盖次数，轨道倾角最优。该方案实现了卫星在需要覆盖次数最多的纬度具有最多的单日覆盖次数，也就是实现了指定纬度高重访率。
[0005]也就是，在北半球，卫星升轨与降轨的交叉点处，扫描条带的南沿与最多覆盖次数纬度∠AOa重合，北沿与最高覆盖纬度∠AOB重合；在南半球，卫星升轨与降轨的交叉点处，扫描条带的北沿与最多覆盖次数纬度∠AOa重合，南沿与最高覆盖纬度∠AOB重合。
[0006]需要说明的是：遥感区域对应的纬度范围中的最高纬度值就是最高覆盖纬度，纬度范围中需要重访次数最多的纬度就是最多覆盖次数纬度，这些都是遥感应用的需求所决定的已知值。
[0007]进一步的，最优轨道倾角i为：“最多覆盖次数的纬度∠AOa”+“卫星扫描条带宽度所对应地心夹角φ的一半”，即：
[0008][0009]∠AOa为卫星传感器特性和卫星轨道高度决定的已知值；φ为卫星扫描条带宽度所对应地心夹角φ，为已知。作为一种特例，φ也等于最高覆盖纬度∠AOB与最多覆盖次数纬度∠AOa之差，∠AOa为已知值。
[0010]进一步的，一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是计算最优轨道倾角i，使卫星在最多覆盖次数的纬度具有最多的单日覆盖次数；当考虑地球曲率
时，所述最优轨道倾角i第一种近似计算公式为：
[0011][0012]∠AOa为覆盖次数最多的纬度，为应用需求所决定的已知值；D为瞬时覆盖地面的球冠弧长，为卫星传感器特性和卫星轨道高度决定的已知值；R为地球半径，为已知值。
[0013]当地球表面简化为平面时，所述最优轨道倾角i第二种近似计算公式为：
[0014][0015]式中：∠AOa为覆盖次数最多的纬度，为已知值；D为卫星瞬时覆盖地面的球冠弧长，R为地球半径。
[0016]或所述最优轨道倾角i第二种近似计算公式为：
[0017][0018]式中：∠AOB为最高覆盖纬度，为遥感应用的需求所决定的已知值；D为卫星瞬时覆盖地面的球冠弧长，由卫星传感器特性和卫星轨道高度决定的已知值；R为地球半径，是已知值。
[0019]这一公式虽然在表述上以电子遥感类卫星为例，但它也适用于镜头具有姿态可调的推扫成像的光学/红外遥感成像卫星和SAR双侧成像卫星，此时，D为光学/红外/SAR双侧成像卫星能达到的最大刈幅宽，这一情况在以下讨论中都适用。
[0020]进一步，所述最高覆盖纬度∠AOB为由遥感区域确定的外接矩形的最高纬度，为已知值；所述最多覆盖次数纬度∠AOa指遥感区域中需要覆盖次数最多的纬度，为已知值。
[0021]进一步，所述外接矩形是在墨卡托投影的世界地图上遥感区域的外接矩形。
[0022]本专利技术的技术效果：本专利技术研究提出轨道倾角i最优具有规律：最优倾角i＝“最多覆盖次数的纬度∠AOa”+“卫星扫描条带宽度所对应地心夹角φ的一半”；在北半球(或南半球)，卫星升轨与降轨的交叉点处，扫描条带的南沿(或北沿)与最多覆盖次数纬度∠AOa重合，北沿(或南沿)与最高覆盖纬度∠AOB重合；本专利技术提供的一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，使通过计算得到最优的轨道倾角，满足卫星在需要覆盖次数最多的纬度具有最多的单日覆盖次数。
附图说明
[0023]图1为遥感区域的外接矩形及最多覆盖次数线uv示意图；
[0024]图2为遥感区域的外接矩形在三维地球上的投影示意图；
[0025]图3为需遥感北纬范围、最高覆盖纬度、最多覆盖次数纬度的定义及与轨道倾角的关系示意图；
[0026]图4为卫星扫过地球表面覆盖条带用三维地球面表示示意图；
[0027]图5为典型的单颗低轨低倾角卫星24小时对不同纬度的覆盖次数仿真示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。应当了
解，以下提供的实施例仅是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的技术构思，本专利技术还可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例。
[0029]实施例1：
[0030]本实施例提供了一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是计算最优轨道倾角i，使卫星在遥感区域“最多覆盖次数”纬度(“最多覆盖次数”纬度就是卫星在遥感区域需要覆盖次数最多的纬度，在卫星轨道设计时是已知值)具有最多的单日覆盖次数；具体的求解步骤如下：
[0031]STEP1：确定遥感区域外接矩形和“最多覆盖次数”纬度
[0032]在设计遥感卫星星座前，首先在墨卡托投影的二维地图上绘出需遥感的区域，进而得到该区域的外接矩形，该外接矩形区域由左上L
U
、右上R
U
、左下L
L
和右下R
L
四个角的经纬度值确定，外接矩形如图1中的长方形L
U
R
U
L
L
R
L
所示。
[0033]在图1上画一条水平线pq(pq在地球球形上是对应纬度球冠圆周线)，使pq经过“最多覆盖次数”纬度，与所述外接矩形左右两条边(与纬度垂直的两边)交点为u和v，线段u
‑
v称为遥感区域“最多覆盖次数”纬度(uv在地球球形上对应“最多覆盖次数”纬度的球冠圆周线的一段)。如果将图1画到三维地球上，其含义如图2所示。图3为需遥感北纬范围、最高覆盖纬度∠AOB、最多覆盖次数纬度∠AOa的定义及与轨道倾角i的关系示意图。
[0034]STEP2：求解最优轨道倾角i
[0035]研究思路：因轨道倾角i决定了每天每颗卫星重复覆盖次数最多的指定纬度，所以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是：当卫星处于升轨与降轨的交叉点时，扫描条带靠近地球极点的边，与遥感区域的最高覆盖纬度重合；且扫描条带靠近地球赤道的边，与遥感区域的最多覆盖次数纬度重合，此时轨道倾角满足在需要覆盖次数最多的最多覆盖次数纬度具有最多的单日覆盖次数，轨道倾角最优。2.如权利要求1所述一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是：所述轨道倾角最优时的最优轨道倾角i的计算公式为：∠AOa为覆盖次数最多的纬度，为卫星传感器特性和卫星轨道高度决定的已知值；φ为卫星扫描条带宽度所对应地心夹角，为卫星传感器特性和卫星轨道高度决定的已知值。3.如权利要求2所述的一种实现指定纬度高重访率的最优轨道倾角计算方法，其特征是：所述最优轨道倾角i第一种近似计算公式为：其中，∠AOa为覆盖次数最多的纬度，为应用需求所决定的已知值；D为瞬时覆盖地面的球冠弧长，为卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军指挥学院，
类型：发明
国别省市：