[发明专利]一种静轨遥感卫星数传天线高精度实时对地指向控制方法

说明书

一种静轨遥感卫星数传天线高精度实时对地指向控制方法，涉及高轨遥感卫星系统设计领域；包括如下步骤：步骤(一)、计算地面站T点在地固坐标系中的精确位置；步骤(二)、计算t时刻，惯性坐标系到轨道坐标系的转换矩阵C_oi；步骤(三)、计算东南坐标系到卫星本体坐标系的姿态转换矩阵C_bd；计算轨道坐标系到东南坐标系的转换矩阵C_do；计算地固坐标系到惯性坐标系的转换矩阵C_im；计算地面站在本体坐标系下的位置矢量T_bm；步骤(四)、建立卫星天线方向角与地面站经纬度映射关系；本发明通过对星载数传天线高精度实时的指向地面站，确保地面站接收卫星信号的满足增益要求同时，完成载荷数据高速下传。

技术领域

本发明涉及一种高轨遥感卫星系统设计领域，特别是一种静轨遥感卫星数传天线高精度实时对地指向控制方法。

背景技术

随着空间技术的发展，遥感卫星已经成为军事侦察、防灾减灾、气象勘测、环境监测等行动中获取情报信息的重要手段。与此同时，用户对遥感数据高时间、高空间分辨率的需求也日益紧迫，中低轨道遥感卫星很难实现高时间分辨率的连续成像观测任务，而高轨高分辨率光学遥感卫星可将较高像元分辨率和极高的时间分辨率相结合，通过灵活的指向控制，可在很短的时间内完成对广大区域的成像观测，是今后国际航天遥感领域发展的一个重要方向，也是提高我国对地光学遥感观测能力的重要手段。

遥感卫星的对地观测效能是用户关注重要指标之一，卫星在机动过程中完成数据的快速下传可有效的提高遥感卫星的对地观测效能。由于静轨光学遥感卫星载荷数据量巨大，为实现在静止轨道完成数据的高速下传，卫星通常采用点波束的数传天线，由于采用天线波束很窄，当卫星进行数据下传时，需要天线的二维转动机构始终高精度的指向特定的地区(如地面接收站)。

当前公开方法中，多为低轨遥感卫星数传天线或中继天线的指向控制方法。由于静轨遥感卫星与低轨遥感卫星的轨道特征差异性较大，除轨道摄动外，地球扁形对天线高精度指向也有较大的影响，同时两种轨道的遥感卫星成像特点和姿态控制方式上也有较大不同，基于上述原因，现公开的方法很难实现静轨遥感卫星在姿态机动过程中高精度实时指向地面接收站。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种静轨遥感卫星数传天线高精度实时对地指向控制方法，通过对星载数传天线高精度实时的指向地面站，确保地面站接收卫星信号的满足增益要求同时，完成载荷数据高速下传

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种静轨遥感卫星数传天线高精度实时对地指向控制方法，包括如下步骤：

步骤(一)、计算地面站T点在地固坐标系中的精确位置

测量得到地面站T点的经度为λ，纬度为建立地固坐标系，计算地面站T点在地固坐标系中的坐标

式中，为地面站T点所在地心纬度的局部地球半径；

式中，R_E为地球赤道半径；

f_E为地球扁率；

步骤(二)、建立惯性坐标系和轨道坐标系，计算t时刻，惯性坐标系到轨道坐标系的转换矩阵C_oi；

S1：测量得到卫星在t时刻在惯性坐标系下的位置r和速度v；

S2：计算惯性坐标系下的卫星在轨道坐标系中的三个方向矢量u_x、u_y和u_z；得到惯性坐标系到轨道坐标系的转换矩阵