基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法技术

本公开实施例是关于一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法，计算方法包括以下步骤：建立地面站跟踪卫星的测角观测模型；根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型；根据所述关联模型得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式。本实施例中的基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法，仅根据接收高轨目标下行信号时的观测方位、俯仰角度推算目标卫星的空间位置，能够快速计算出目标经度，所需数据量少，精度较高。变轨判别方法，能够快速计算出目标经度，并根据目标经度变化，判断目标机动变轨情况，计算所需数据少、经度计算快，具备很强的可嵌入性和可移植性，可用于高轨目标搜索定位、变轨告警、接力跟踪等。接力跟踪等。接力跟踪等。

【技术实现步骤摘要】
基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法


[0001]本公开实施例涉及航天测量
，尤其涉及一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法。

技术介绍

[0002]目前，地基空间目标监视手段主要包括：雷达、光学、电磁侦收设备、测控设备等。传统技术中，地面设备对高轨卫星跟踪观测主要通过标准测距音、上行测量帧或者反射式雷达等方式获取测距或测角等数据，且一般需要经过长弧段(大于2小时)的数据采集、多站联合定轨计算和轨道修正，才能够获得相对准确的目标轨道数据。
[0003]以上技术存在计算所需数据多、经度计算慢等问题。
[0004]因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
[0005]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法，包括以下步骤：
[0008]建立地面站跟踪卫星的测角观测模型；
[0009]根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型；
[0010]根据所述关联模型得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式。
[0011]本专利技术中，所述建立地面站跟踪卫星的测角观测模型，包括：
[0012]根据假设的地固系到地面站地平坐标系的转换矩阵得到卫星相对地面站的位置矢量；
[0013]得到所述地固系到地面站地平坐标系的转换矩阵；
[0014]根据所述转换矩阵得到测角观测方程。
[0015]本专利技术中，假设地固系e系到地面站地平坐标系m系的转换矩阵为则卫星相对地面站的位置矢量ρ
m
＝[x
m y
m z
m
]T
在地面站地平坐标系表示为：
[0016][0017]其中，r
sat
和R分别为卫星和地面站在地固系中的位置矢量；
[0018]经坐标转换可得：
[0019][0020]式中，λ和分别为地面站的大地经度和大地纬度；
[0021]测角观测方程为：
[0022][0023]式中，A和E分别为地面站对卫星的观测方位角和仰角。
[0024]本专利技术中，所述根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型，包括：
[0025]根据转换矩阵和测角观测方程得到偏导数矩阵：
[0026][0027][0028]地球同步卫星在地固系中的位置矢量r
sat
表示为：
[0029][0030]式中，r
sat
为地心距，λ
sat
和分别为定点经度和纬度，继续推导，得到：
[0031][0032]卫星定点经度和纬度变化对地面站观测方位角和仰角变化关系如下：
[0033][0034][0035]然后得到如下矩阵形式：
[0036][0037]式中，为环境函数矩阵。
[0038]本专利技术中，根据所述环境函数矩阵得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式：
[0039][0040]本专利技术中，所述环境函数矩阵的数值与地面站站址和卫星的经纬度相关。
[0041]本专利技术中，所述卫星为高轨卫星。
[0042]第二方面，本专利技术提供一种基于环境函数矩阵的卫星机动变轨判别方法，包括以下步骤：
[0043]采用上述任一项所述的计算方法计算出目标卫星的经度变化；
[0044]根据所述经度变化得到卫星经度位置递推公式：λ
新
＝λ
旧
+Δλ
sat
，式中，λ
新
表示卫星位置变化后的经度，λ
旧
表示卫星位置变化前的经度；
[0045]根据所述递推公式实时连续计算得到卫星经度位置，然后计算得到漂移率；
[0046]比对目标卫星的空间位置和所述漂移率的变化情况，判断所述目标卫星是否变轨。
[0047]本专利技术中，当所述漂移率大于预设漂移率时，则判定所述目标卫星变轨。
[0048]本专利技术中，所述预设漂移率为0.0128
°±
0.0003
°
/(km
·
d)。
[0049]本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0050]本专利技术的基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法仅根据接收高轨目标下行信号时的观测方位、俯仰角度推算目标卫星的空间位置，能够快速计算出目标经度，所需数据量少，计算速度快，精度较高。
[0051]本专利技术中的基于环境函数矩阵的高轨卫星变轨判别方法，可将该空间位置转化为任意地面站点的跟踪方位、俯仰角度，作为下一站点程序引导跟踪的输入。该方法基于高轨目标测角数据，能够快速计算出目标经度，并根据目标经度变化，判断目标机动变轨情况，具有计算所需数据少、经度计算快等优点，并且具备很强的可嵌入性和可移植性，可广泛应用并推广至任意具备下行信道的指向性地面站点，用于高轨目标的搜索定位、变轨告警、接力跟踪等各类应用场景。
附图说明
[0052]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
[0053]图1示出本公开示例性实施例中基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法的流程图；
[0054]图2示出本公开示例性实施例中的地面站地平坐标系与地固系关系示意图；
[0055]图3示出本公开示例性实施例中的地面站跟踪高轨目标测角示意图；
[0056]图4示出本公开示例性实施例中基于环境函数矩阵的卫星的变轨判别方法的流程图。
具体实施方式
[0057]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0058]此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
[0059]本示例实施方式中提供一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法，请参考图1
‑
3，包括以下步骤：
[0060]S10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：建立地面站跟踪卫星的测角观测模型；根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型；根据所述关联模型得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述建立地面站跟踪卫星的测角观测模型，包括：根据假设的地固系到地面站地平坐标系的转换矩阵得到卫星相对地面站的位置矢量；得到所述地固系到地面站地平坐标系的转换矩阵；根据所述转换矩阵得到测角观测方程。3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，假设地固系e系到地面站地平坐标系m系的转换矩阵为则卫星相对地面站的位置矢量ρ
m
＝[x
m y
m z
m
]
T
在地面站地平坐标系表示为：其中，r
sat
和R分别为卫星和地面站在地固系中的位置矢量；经坐标转换可得：式中，λ和分别为地面站的大地经度和大地纬度；测角观测方程为：式中，A和E分别为地面站对卫星的观测方位角和仰角。4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型，包括：根据转换矩阵和测角观测方程得到偏导数矩阵：和测角观测方程得到偏导数矩阵：地球同步卫星在地固系中的位置矢量r
sat
表示为：
式中，r
sat
为地心距，λ
sat
和分别为定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力军，杨帆，刘军锋，史艳阳，徐建，董文亮，黄华锋，汪筱阳，刘伟，党常平，史兼郡，黄先静，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：