[发明专利]一种基于观测窗口和跟踪弧段的卫星轨道评估方法

说明书

本发明公开了一种基于观测窗口和跟踪弧段的卫星轨道评估方法，包括卫星对目标侦察窗口评估和地面接收站对卫星的跟踪弧段评估；本发明方法着重解决了卫星运行轨道方案对目标区域的侦察窗口评估问题和地面接收站对卫星运行轨道方案的跟踪弧段评估问题。

技术领域

本发明属于卫星轨道评估的技术领域，具体涉及一种基于观测窗口和跟踪弧段的卫星轨道评估方法。

背景技术

基于观测窗口和跟踪弧段的卫星轨道评估方法主要应用于固体火箭发射低轨对地观测卫星的轨道规划评估问题，目的是判断规划出的卫星轨道能否支持实现对目标区域的快速有效观测。针对不同类型目标区域探测需求，需要根据发射、测控和光照等约束条件具体分析计算其发射窗口，并结合卫星发射轨道模型、轨道回归特性约束、目标区域光照条件约束和精确地球运动模型进行轨道方案设计。常规液体火箭发射对地观测卫星轨道规划与固体火箭的区别在于任务设计理念不同，常规对地观测任务首先发射对地观测卫星，在给出具体观测目标后，通过轨道机动将卫星送入观测轨道对目标进行观测。轨道方案设计理念差异以及运载火箭种类不同决定了轨道评估方法的不兼容性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于观测窗口和跟踪弧段的卫星轨道评估方法，能够实现固体火箭发射低轨对地观测卫星的轨道规划评估。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于观测窗口和跟踪弧段的卫星轨道评估方法，包括卫星对目标侦察窗口评估和地面接收站对卫星的跟踪弧段评估；

所述卫星对目标侦察窗口评估，包括以下步骤：

步骤一、读取当前侦察窗口评估天数和当前卫星轨道的入轨点历元时刻儒略日时间；读取当前卫星轨道的六根数参数：轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点辐角和真近点角；读取目标点位置的大地经纬度和高度信息，并将目标点大地纬度信息转化为目标点地心纬度；根据侦察卫星最大可视角，计算最大可视角对应的增加探测冗余量的地心纬度角值；根据读取的输入参数，计算当前卫星轨道的近地点辐角导数、升交点赤经导数、平近点角导数、轨道周期，计算卫星轨道周期的整数秒值；

步骤二：计算卫星入轨后第1个轨道周期时间内卫星探测圆锥进入目标纬度圈和离开目标纬度圈的时间分布；

步骤三：对入轨后第1个轨道周期内卫星探测圆锥过境目标纬度圈的时间分布进行处理分析，计算在侦察窗口评估天数内，卫星探测圆锥过境目标纬度圈的总次数，并且保存每次卫星探测圆锥进入目标纬度圈和离开目标纬度圈的时间分布；

步骤四：在侦察窗口评估天数内，计算评估卫星探测圆锥进入和离开目标纬度圈的经度范围，并初步判断目标点经度是否在此经度范围内；

步骤五：对卫星探测圆锥进入和离开目标纬度圈时可能探测到目标点区域的情况进行分析；

步骤六：对于侦察窗口进行最后的有效性判决,最终保留有效侦察窗口；

所述地面接收站对卫星的跟踪弧段评估，包括以下步骤：

第一步：读取当前侦察窗口评估天数和当前卫星轨道的入轨点历元时刻儒略日时间；读取当前卫星轨道的六根数参数：轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点辐角和真近点角；读取地面接收站的大地经纬度和高度信息，并将接收站大地纬度信息转化为目标点地心纬度；根据地面接收站俯仰角最小约束，计算俯仰角最小约束对应的增加冗余量的卫星和地面站地心夹角约束，并定义地面接收站初步纬度覆盖范围；根据读取的输入参数，计算当前卫星轨道的近地点辐角导数、升交点赤经导数、平近点角导数、轨道周期，计算卫星轨道周期的整数秒值；

第二步：计算卫星入轨后第1个轨道周期时间内卫星星下点进入和离开地面接收站初步纬度覆盖范围的时间分布；