[发明专利]用于空域覆盖的波位设计方法

权利要求书

1.一种用于空域覆盖的波位设计方法，其特征在于包括如下步骤：根据空天信息系统参数，确定所述系统的最低覆盖俯仰角、波束个数、波束指向范围、最大波束宽度、波束在单波位的驻留时间和目标动态参数；根据波束个数和波束指向范围，对所述系统在空域上进行初步区域划分，并计算单区域内的波束个数；根据空天信息系统的最低覆盖俯仰角、驻留时间、目标动态和单区域波束个数，基于波束投影理论设计不同波束宽度条件下的扫描波位，并计算不同波束宽度条件下设计波位的波束利用率；基于波束利用率随波束宽度的变化情况，选择最大波束利用率条件下的设计波位，保留波束利用率最大时的设计结果作为初步波位设计；根据所述初步区域划分和波束指向范围，调整初步波位设计在不同俯仰角处的波位个数和方位向指向，优化所述初步区域划分，得到扫描波位的最终设计结果；

基于波束投影理论的降维波位设计方法将二维波位设计问题化简为俯仰向的波位指向设计和方位向的波位指向设计两个子问题，并通过以下步骤实现给定波束宽度、最低覆盖俯仰角、驻留时间、波束个数、目标在俯仰向的角速度和目标在方位向的角速度条件下的波位设计：

步骤1.设置空天信息系统第p＝1圈次的波位指向，再依据给定的波束宽度，计算第p圈次波位覆盖的最低有效俯仰角，和在当前俯仰角处，扫描波位设计完成后的剩余波束个数；

步骤2.依据所述最低覆盖俯仰角和第p圈次波位覆盖的最低有效俯仰角，判定扫描波位设计是否完成：若第p圈次波位覆盖的最低有效俯仰角小于给定空天信息系统的最低覆盖俯仰角，则扫描波位设计完成，输出设计波位和波束利用率，否则，更新p等于p+1，并继续执行下一步骤；

步骤3.利用空天信息系统的波束驻留时间、波束个数、目标运动速度参数和第p-1圈次的设计波位，计算第p圈次扫描波位与第p-1圈次扫描波位在俯仰向的重叠角度，并结合第p-1圈次扫描波位覆盖的最低俯仰角，计算第p圈次扫描波位的最高覆盖俯仰角；

步骤4.利用步骤3所述第p圈次扫描波位的最高覆盖俯仰角和给定的空天信息系统波束宽度，计算不考虑方位向重叠时，具有最高波束利用率波位设计的波位个数N；

步骤5.利用步骤4所述波位个数N、步骤3所述第p-1圈次设计完成后的剩余波束个数、给定空天信息系统的波束驻留时间和目标动态，计算第p圈次所有波位的扫描时间，并据此计算第p圈次波位与第p-1圈次波位在俯仰向为适应目标运动而设置的重叠角度和在第p圈次扫描时，不同波位在方位向为适应目标运动而设置的重叠角度；

步骤6.利用第p圈次扫描波位与第p-1圈次扫描波位在俯仰向的重叠角度，计算并更新第p圈次扫描波位的最高覆盖俯仰角；

步骤7.利用第p圈次扫描波位的最高覆盖俯仰角、在第p圈次扫描波位在方位向的重叠角度和给定的空天信息系统波束宽度，计算空天信息系统第p圈次的波位指向和第p圈次波位的最低覆盖俯仰角，并继续执行步骤2。

2.如权利要求1所述的用于空域覆盖的波位设计方法，其特征在于：波束利用率是一个介于0到1之间，用以判定波位设计优劣的数值，并且波束利用率是欲被覆盖的空域在单位球面投影的表面积与设计波位在单位球面上投影面积和的比值。

3.如权利要求1所述的用于空域覆盖的波位设计方法，其特征在于：在空天信息系统的实际扫描过程中，波位扫描顺序按照空天信息系统的俯仰角从高到低，方位角从小到大进行，或按照空天信息系统的俯仰角从低到高、方位角从大到小进行。

4.如权利要求1所述的用于空域覆盖的波位设计方法，其特征在于：波位个数N的计算公式为：

式中，是波位在俯仰向指向角，表示第p圈次扫描波位的最高覆盖俯仰角，n表示在空天信息系统第p圈次波位个数位，α表示波束宽度，表示空天信息系统第p圈次波位的最低覆盖俯仰角。