[发明专利]一种NGSO航天器仿真动态步长的实现方法有效

专利信息
申请号: 202110043539.5 申请日: 2021-01-13
公开(公告)号: CN113221234B 公开(公告)日: 2022-05-17
发明(设计)人: 李辉;闪笑雨;李可逍 申请(专利权)人: 北京羽寻智能科技有限公司
主分类号: G06F30/15 分类号: G06F30/15
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100124 北京市朝阳区高碑*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 ngso 航天器 仿真 动态 步长 实现 方法
【说明书】:

发明提供了一种NGSO航天器仿真动态步长的实现方法,包括以下步骤:1)首先NGSO航天器进行初始化;2)设置仿真时长T和仿真步长X、固定发射偏离角门限α0及接收偏离角门限β0;3)后续针对每个采样时刻进行计算;4)判断;5)若发射偏离角α大于发射偏离角门限α0,接收偏离角β大于接收偏离角门限β0,则判断仿真时刻t是否大于仿真时长T;6)如果满足步骤5)的条件,则输出结果,结束;7)若不满足条件,则减小仿真步长到X/N,仿真时长为ts到(ts+X),再次从步骤3)开始执行;8)若仿真时刻t小于仿真时长T,则仿真时长为t+ts,再次从步骤3)开始执行。本发明提供的优点为:解决了传统方法中仿真精确度和仿真效率不可兼得的问题。

技术领域

本发明涉及NGSO航天器仿真领域,具体是指一种NGSO航天器仿真动态步长的实现方法。

背景技术

所有航天器系统在规划设计、业务运行过程中,都需要掌握航天器在空间运行过程中的实时位置和一段时间内所经过的轨迹。航天器位置可以通过轨道动力学公式计算得到,即只要给定初始条件,就可以计算得到航天器任意时刻所在的位置,俗称轨道外推。在航天器实际运行中,其轨迹是一条连续变化的曲线,轨道外推计算一般通过离散采样的方式,每隔一定间隔对航天器位置进行计算。实际上,只要间隔足够小,即采样密度足够大,就可以相对准确地描述出航天器的运行轨迹。

基于上述理论基础,当前航天领域普遍采用的,是以固定时间(例如1秒,1分钟)等作为采样间隔,即每隔1秒或1分钟,计算一次航天器实时位置,得到一组离散值,利用插值法将每个点连接,即可得到航天器运行轨迹。采样间隔越小(或者说越密集),得到的运行轨迹就越平滑。例如,利用计算机仿真计算航天器位置时,设定仿真时长1440分钟(一天)、步长1分钟,即指模拟航天器运行1天时间内,每隔1分钟计算一次该航天器系统的实时空间位置,结果得到1440个采样点,形成的连线即该航天器在这一天内经过的轨迹。

在某些特定领域,例如大规模星座系统频率兼容性分析中,要求计算某航天器的发射信号对其他系统造成无线电干扰时,也需要通过轨道外推仿真计算得到两个航天器系统的实时空间位置,结合其他参数计算干扰强度,仿真计算中普遍采用的也是这种固定仿真步长的方法。但是,某些特定场景下(例如包括上千颗卫星的大规模通信星座系统),由于仿真计算量巨大,使上述采用固定仿真步长的方法面临一个问题,即仿真步长的选择难以兼顾仿真场景的要求。例如,如果步长选择过大(例如1分钟),可能导致部分关键状态未得到采样,仿真结果不足以反映系统运行状态;但如果仿真步长过小(例如1秒),又会导致仿真计算量过大乃至无法运行的问题。为解决这一问题,ITU-R(国际电信联盟无线通信部)提出了一种“双步长”法,即在频率干扰严重的区域采用小步长,而在其他区域采用大步长。但该方法只能在一定程度上提高仿真效率,远不能满足大规模星座系统频率干扰仿真高精度、高效率的要求。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题,本发明的目的在于提供一种NGSO航天器仿真动态步长的实现方法,根据仿真过程中得到结果的情况,可以实现动态设置仿真步长,对重点关注(通过设置门限条件)的场景进行小步长仿真,可以得到更加精确的仿真结果,同时避免了整个仿真时间内所有情况都采用小步长带来计算量增加的负担。

为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:

一种NGSO航天器仿真动态步长的实现方法,包括以下步骤:

1)首先NGSO航天器系统仿真特性进行初始化设置;

2)设置仿真时长T和仿真步长X、发射偏离角门限α0、接收偏离角门限β0、步长动态倍数因子N;

3)后续针对每个采样时刻进行计算,计算内容包括轨道参数、发射偏离角α、接收偏离角β、发射偏轴增益Gt、接收偏轴增益Gr、信号传播距离d、及信号传播损耗;

4)判断发射偏离角α是否大于发射偏离角门限α0,接收偏离角β是否大于接收偏离角门限β0,

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