[发明专利]基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法

权利要求书

1.基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、获取用户卫星相对于中继卫星的预测运行轨迹；

步骤二、选择中继卫星采用的扫描方式，并设置扫描的步长因子；

步骤三、利用中继卫星的总指向误差标准差获取中继卫星扫描的不确定区域；

步骤四、根据步骤三确定的中继卫星扫描的不确定区域，再利用步骤二确定的扫描方式和步骤一获取的用户卫星相对于中继卫星的预测运行轨迹，进行蒙特卡洛仿真得到中继卫星对用户卫星的捕获概率和捕获时间。

2.根据权利要求1所述的基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为：

在STK中导入中继卫星和用户卫星的轨道运行参数，并建立中继卫星和用户卫星之间的连接关系，通过STK的建模和计算功能得到用户卫星相对于中继卫星的预测运行轨迹。

3.根据权利要求1所述的基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为：

选择中继卫星的扫描方式为等距等线速螺旋扫描方式，

设置扫描的步长因子为I_θ：

I_θ＝θ_b·k_f·(1-k)

其中，I_θ是扫描的步长因子，θ_b是中继卫星扫描波束的束散角度；k_f是伸缩因子，k是叠加覆盖因子。

4.根据权利要求3所述的基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，伸缩因子k_f的取值为0.707。

5.根据权利要求3所述的基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，叠加覆盖因子k的取值为0.341。

6.根据权利要求1所述的基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程为：

将用户卫星的测定轨道精度引起的指向误差标准差A₁、中继卫星姿态误差引起的指向误差标准差A₂、中继卫星与用户卫星之间天线安装引起的指向误差标准差A₃和中继卫星与用户卫星之间天线机构的变形误差引起的指向误差标准差A₄做加和运算，得到中继卫星的总指向误差标准差A，其中：A＝A₁+A₂+A₃+A₄；

设置中继卫星扫描的方位角和俯仰角均为[-3A,3A]，根据设置的方位角和俯仰角确定中继卫星扫描的不确定区域。

7.根据权利要求1所述的基于轨道预测的星间链路信号捕获过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤四的具体过程为：

中继卫星的扫描波束的束散角度在中继卫星扫描的不确定区域内覆盖的圆形区域O1的半径为R1，用户卫星在不确定区域内覆盖的圆形区域O2的半径为R2，在扫描的初始时刻，用户卫星覆盖的圆形区域O2的圆心坐标在不确定区域内的分布符合标准的二维正态分布；

将步骤一获取的用户卫星相对于中继卫星的预测运行轨迹叠加到用户卫星初始时刻出现的坐标上，则下一时刻用户卫星将继续按照用户卫星相对于中继卫星的预测运行轨迹运行，中继卫星按照步骤二选择的扫描方式和设置的步长因子进行扫描；

设定最大捕获时间为M、捕获次数为N；

在第一次捕获过程中：

若在捕获时间达到最大捕获时间M之前，在时刻M₁第一次出现圆形区域O1的圆心和圆形区域O2的圆心之间的距离小于R1+R2，则判断捕获成功，将捕获成功计数值C加1，同时记录第一次捕获过程的捕获时间为M₁；

若在捕获时间达到最大捕获时间M之前，仍未出现过圆形区域O1的圆心和圆形区域O2的圆心之间的距离小于R1+R2的情况；则继续判断在最大捕获时间M时刻，是否存在圆形区域O1的圆心和圆形区域O2的圆心之间的距离小于R1+R2的情况；

若存在，则判断捕获成功，将捕获成功计数值C加1，同时记录第一次捕获过程的捕获时间为M；若不存在，则判断捕获失败，同时记录第一次捕获过程的捕获时间为M；

同理，按照第一次捕获过程进行第二次捕获，直至捕获次数达到N，得到捕获成功计数值C的值；

将记录的每一次捕获过程的捕获时间做和，得到N次捕获的捕获时间总和m；

则计算捕获概率P为：

计算捕获时间T为：