【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对地覆盖，具体是一种基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法。
技术介绍
1、卫星技术在包括通信、导航、对地观测在内的太空任务中发挥着越来越重要的作用。为提升星座覆盖性能，大量研究工作致力于星座设计和任务规划技术。作为设计和规划过程的必要工具，卫星对地面目标的覆盖分析技术发挥着基础性作用，包括卫星对目标的可见窗口计算，这决定了星座覆盖性能计算的准确性和效率。
2、巨型卫星星座领域的快速发展突出了单星覆盖分析的必要性。到目前为止，研究人员提出了一系列数值方法来进行单颗卫星的覆盖分析。经典的网格点法通过选择目标的一组网格点，计算每一个时间步的卫星对点的可见性，song等借鉴了这种思路，提出了一种新的网格点技术，基于瞬时可见性条件计算卫星覆盖性能。alfano等利用混合抛物线方法来近似圆锥载荷的可见性曲线，为了提高计算效率，还引入了插值方法以减少用于近似的采样点的数量。sun等通过结合自适应插值技术，提出了一种可见性计算技术，能够显著减少计算时间。基于元模型方法，wang等提出了一种新的可见性预测框架，既适应卫星到站点的覆盖分析，也适用于卫星到卫星的覆盖分析。尽管利用这些技术可以减少采样点，但在新兴的巨型星座的背景下，通过完全数值计算的方式进行覆盖分析仍是耗时的过程。
3、作为数值覆盖分析的一种替代方法，基于几何的方法在减少计算时间方面具有显著优势，因此引起了研究人员的极大关注。ulybyshev首先提出了由升交点赤经(raan)和纬度构成的二维映射域，以描述卫星和地面目标之间的几何关系，进而原始的
4、然而，基于视场映射的方法仍存在两个局限性。首先，这些方法需要求解卫星和地面目标之间的几何方程，该方程假设从视场发出的每条射线与地球球体相交。在不发生相交的情况下，该方程无解，此时视场映射方法将不再适用。由于传感器技术和卫星机动性的提升，这种情况将越来越普遍。
5、与此同时，目前基于视场映射的方法中，仰角约束(通常表示需要满足的卫星和地面目标之间的最小仰角)没有被考虑用于覆盖分析。然而在实际工程场景中，在覆盖分析中考虑仰角约束是必不可少的，主要有以下原因：1)地面目标所处位置周围可能存在其他遮挡物，要避开遮挡物进行覆盖，需要满足一定的仰角条件；2)如果地面目标与卫星之间的仰角太小，则意味着卫星成像时要进行较大的姿态机动，进而有效载荷成像会发生倾斜，获取的图像质量可能无法满足用户的需求。lee等指出，对于旨在提供宽带服务的通信星座设计中，需要较高的仰角条件。关于上行链路传输，sharma等认为仰角较低的地面系统更容易受到干扰。为了克服自然屏障引起的问题，cakaj等主张使用从2°到10°的最小仰角进行覆盖分析。对于地球观测任务，crisp等证明，当仰角过低时，目标特征会严重失真或模糊。此外，在导航领域，研究普遍认为更高的仰角有助于提高导航精度。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中的不足，本专利技术供一种基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，能够用于任意卫星载荷视场、任意地面仰角约束下的卫星对地面目标的可见窗口计算，且具有较高的计算效率与计算精度。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，包括如下步骤：
3、步骤1，建立卫星满足地面目标可见仰角约束的几何关系式，并推导得到满足地面仰角约束的星地几何关系的仰角视元方程；
4、步骤2，基于所述仰角视元方程解析解中的升交点经度与纬度幅角构建视场映射域，并基于所述视场映射域得到卫星满足仰角约束的时间窗口；
5、步骤3，基于相对位置关系建立可见窗口判别函数，并采用自适应hermite插值算法在满足仰角约束的所述时间窗口内计算所述可见窗口判别函数的零点，实现卫星载荷对地面目标的覆盖分析。
6、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益技术效果：
7、1.本专利技术针对仰角约束下的覆盖分析问题，提出地面仰角视元的概念，并基于地面仰角视元模型建立了仰角视元方程，可以推导其解析解的表达式，能够实现从仰角视元参数到二维平面的映射，进而可以通过求解轨迹相交的方式快速计算卫星满足地面仰角约束的时间窗口，能够极大缩小数值求解的范围；
8、2.本专利技术为了在满足仰角约束的区间内确定卫星载荷对地面目标的可观测窗口，设计了可见窗口判别函数，利用载荷视元描述法推导了函数导数的表达式，并基于自适应hermite插值提出求根法，能够快速确定函数零点，进而实现高效的星地覆盖分析。
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1.一种基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤1中，所述仰角视元方程具体为：
3.根据权利要求2所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤2中，所述仰角视元方程解析解中的升交点经度与纬度幅角的计算过程为：
4.根据权利要求2或3所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤2中，基于所述视场映射域得到卫星满足仰角约束的时间窗口具体为：
5.根据权利要求4所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤3中，所述可见窗口判别函数具体为：
6.根据权利要求5所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤3中，在时间窗口[t1,t2]内计算可见窗口判别函数零点的过程具体为：
7.根据权利要求6所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤304中，判别函数的四阶微分w(4)(t)的上边界M4具体为：
8.根据权利要
...【技术特征摘要】
1.一种基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤1中，所述仰角视元方程具体为：
3.根据权利要求2所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤2中，所述仰角视元方程解析解中的升交点经度与纬度幅角的计算过程为：
4.根据权利要求2或3所述的基于仰角视元模型的星地快速覆盖分析方法，其特征在于，步骤2中，基于所述视场映射域得到卫星满足仰角约束的时间窗口具体为：
5.根据权利要...
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