基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法技术

本发明专利技术公开了基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，具体包括以下步骤：步骤1，根据目标轨道预报，提取天线运动区间特征点的大地角；步骤2，根据天线运动区间特征点信息和天线固有的航向角，判断天线方位运动是否过零；步骤3，根据运动区间特征点大地角和天线固有的航向角，计算方位中间卷绕角；步骤4，进行天线方位运动区间选优。本发明专利技术基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，相比传统判断方法，减少了关联判断特征点的数量，简化了判断流程，大幅减少了计算工作量，提高了执行任务的效率，并具有计算过程简捷、应用范围广阔、工程适用性好等优点，具有较好的实用性。较好的实用性。较好的实用性。

【技术实现步骤摘要】
基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法


[0001]本专利技术属于航天测量与控制
，具体涉及一种基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法。

技术介绍

[0002]航天地面站设备的天线一般分为全动天线和限动天线。全动天线的方位轴一般采用滑环形式，利用高频、中频滑环以及功放滑环等连接电缆，天线能够绕方位轴N
×
360
°
无限制运动。很多固定和车载系统中，为了降低系统复杂度，提高系统可靠性，采用了限动天线，其方位轴一般采用卷绕形式。采用卷绕形式后，天线的方位运动会受到运动范围的限制(例如
‑
355
°
～+355
°
)，需要规避限位，还要考虑优化选择方位运动区间，使得连接电缆不能卷绕太紧。
[0003]为保证任务正常执行，天线控制单元需要将卷绕天线方位0
°
～+360
°
范围的预报数据映射到
‑
355
°
～0
°
(负圈)或0
°
～+355
°
(正圈)的范围，以避开运动范围的限制。天线控制单元自主判断处理方位运动的策略是：天线方位运动过零或超过限位，其运动区间唯一确定，不存在优选问题。如果天线运动不过零也不超限，其运动区间存在两种情况：正圈和负圈。天线控制单元根据就近原则，选择其中一种运动区间，驱动天线从当前位置程引指向目标进站等待点。
[0004]目前，天线控制单元不进行天线运动区间优劣的判断，如果天线控制单元自主选择了较劣的运动区间，可能导致天线运动卷绕角度过大，距离限位位置过近，增加了撞击限位的风险；而且电缆卷绕过紧，可能由于紧绷而造成物理损坏甚至断裂。方位优化运动区间的传统判断方法是计算进站、出站特征点的方位卷绕角及其在负圈的映射角，相互比较，选取最大卷绕角较小者所在运动区间，作为优化运动区间。该方法选取特征点数量多，流程相对复杂，计算工作量较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，解决了目前现有方法中存在的特征点选取数量较多、流程相对复杂以及计算工作量较大的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，具体包括以下步骤：
[0008]步骤1，根据目标轨道预报，提取天线运动区间特征点的大地角；
[0009]步骤2，根据天线运动区间特征点信息和天线固有的航向角，判断天线方位运动是否过零；
[0010]步骤3，根据运动区间特征点大地角和天线固有的航向角，计算方位中间卷绕角；
[0011]步骤4，进行天线方位运动区间选优。
[0012]本专利技术的特点还在于：
[0013]步骤1具体为：
[0014]对于低地球轨道目标，根据目标轨道预报，提取目标进站方位大地角、出站方位大地角特征点信息，进站方位大地角和出站方位大地角为基于大地坐标系的轨道预报直接计算结果；
[0015]对于深空轨道目标，其弹道轨迹为非对称轨道，根据目标轨道预报，提取目标进站方位大地角、出站方位大地角、方位运动区间中间角；其中方位运动区间中间角的计算方法为进站方位大地角和出站方位大地角的算术平均值。
[0016]步骤2中，判断天线方位运动是否过零，具体包括如下步骤：
[0017]步骤2.1，根据进站方位大地角和出站方位大地角的特征点信息，判断天线运动区间是否包含天线固有航向角Ψ0的角度值，如运动区间包含航向角的角度值，则天线运动过零；
[0018]步骤2.2，如方位运动区间不包含航向角的角度值，则天线运动不过零。
[0019]步骤3中，计算天线方位中间卷绕角，包括以下子步骤：
[0020]步骤3.1，对于低地球轨道目标，天线运动轨迹一般为对称曲线，根据过顶方位角计算其卷绕角，方法为过顶方位角减去航向角Ψ0；
[0021]步骤3.2，对于深空轨道目标，天线运动轨迹一般为非对称的弧线段，根据进站方位角和出站方位角求算术平均值，得到方位中间角，方位中间角减去航向角Ψ0，得到方位中间卷绕角。
[0022]步骤4具体包括以下步骤：
[0023]步骤4.1，根据步骤3计算的方位中间卷绕角，比较方位中间卷绕角与对称轴180
°
的数量关系；
[0024]步骤4.2，根据步骤4.1中的比较结果，进行天线方位运动区间优选判断：方位中间卷绕角小于等于180
°
，天线方位运动区间优选正圈；方位中间卷绕角大于180
°
，天线方位运动区间优选负圈。
[0025]步骤4中，利用镜面原理判断优化运动区间，具体为：
[0026]方位中间映射角A"
m
是方位中间卷绕角A
′
m
在负圈运动区间的映射角，二者关系如下：
[0027]A"
m
＝A
′
m
‑
360
°ꢀꢀ
(1)
[0028]A"
m
+180
°
＝A
′
m
‑
180
°ꢀꢀꢀ
(2)
[0029]当A
′
m
＝180
°
时，A"
m
＝
‑
180
°
，A
′
m
与A"
m
在卷绕角坐标轴上关于0
°
对称，此时正圈与负圈运动区间卷绕度相同；
[0030]当A
′
m
<180
°
时，方位运动区间较其在负圈的映射区间，整体上靠近坐标原点，因而卷绕度更小，优化运动区间选正圈；
[0031]当A
′
m
>180
°
时，方位运动区间较其在负圈的映射区间，整体上远离坐标原点，因而卷绕度更大，优化运动区间选负圈。
[0032]本专利技术的有益效果是，本专利技术基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，针对航天地面站设备卷绕天线运动范围受限制的特点和等待点快速抵达、天线安全运行等需求，利用镜面原理，提出了基于目标轨道预报和安装航向角的方位中间卷绕角180
°
法，可快速准确判断卷绕天线的优选运动区间。本专利技术的方法与传统的进出站特征点
综合判断方法相比，选取的关联判断特征点数量由2个减少为1个，主要计算步骤由4步精简为1步，判断流程更加简捷，计算工作量大幅减少，可快速准确地给出卷绕天线运动区间优选结果，特别是对低地球轨道目标天线方位运动区间的优选效果更加显著，提高了执行任务的效率。本专利技术给出的方法适用于地面固定/车载测控、数传接收、雷达探测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，根据目标轨道预报，提取天线运动区间特征点的大地角；步骤2，根据天线运动区间特征点信息和天线固有的航向角，判断天线方位运动是否过零；步骤3，根据运动区间特征点大地角和天线固有的航向角，计算方位中间卷绕角；步骤4，进行天线方位运动区间选优。2.根据权利要求1所述的基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，其特征在于，步骤1具体为：对于低地球轨道目标，根据目标轨道预报，提取目标进站方位大地角、出站方位大地角特征点信息，进站方位大地角和出站方位大地角为基于大地坐标系的轨道预报直接计算结果；对于深空轨道目标，其弹道轨迹为非对称轨道，根据目标轨道预报，提取目标进站方位大地角、出站方位大地角、方位运动区间中间角；其中方位运动区间中间角的计算方法为进站方位大地角和出站方位大地角的算术平均值。3.根据权利要求1所述的基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，其特征在于，步骤2中，判断天线方位运动是否过零，具体包括如下步骤：步骤2.1，根据进站方位大地角和出站方位大地角的特征点信息，判断天线运动区间是否包含天线固有航向角Ψ0的角度值，如运动区间包含航向角的角度值，则天线运动过零；步骤2.2，如方位运动区间不包含航向角的角度值，则天线运动不过零。4.根据权利要求1所述的基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，其特征在于，步骤3中，计算天线方位中间卷绕角，包括以下子步骤：步骤3.1，对于低地球轨道目标，天线运动轨迹一般为对称曲线，根据过顶方位角计算其卷绕角，方法为过顶方位角减去航向角Ψ0；步骤3.2，对于深空轨道目标，天线运动轨迹一般为非对称的弧线段，根据进站方位角和出站方位角求算术平均值，得到方位中间角，方位中间角减去航向角Ψ0，得到方位中间卷绕角。5.根据权利要求4所述的基于单特征点的航天地面设备卷绕天线运动区间优选方法，其特征在于，步骤4具体包括以下步骤：步骤4.1，根据步骤S3计算的方位中间卷绕角，比较方位...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建龙，任君，赵鞭，余霞光，魏瑞利，詹炳光，黄年全，王中玉，赵永，刘亚兵，宁皓晨，刘泉歌，侯光华，程文杰，
申请(专利权)人：中国西安卫星测控中心，
类型：发明
国别省市：