[发明专利]一种空间目标过境时段快速计算方法

说明书

本发明公开了一种空间目标过境时段快速计算方法，包括：设定轨道预报时间间隔，并将给定的预报期按照预报时间间隔进行定长划分，将预报期结束时刻作为一个预报时间点；基于SGP4/SDP4轨道动力学模型计算目标在每个轨道预报时间点的轨道位置，将目标轨道位置转换为相对于测站设备的方位角、俯仰角；通过二分查找法依次找到目标预报时段内所有目标出入境准确时刻；生成目标过境时段，形成目标过境结果。本发明简化了目标是否过境的几何判断条件，简单实用；能快速计算在轨目标在预报期的过境时段，执行效率巨大提升，同时克服了同类过境时段计算方法存在的时间抖动问题。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种空间目标过境时段快速计算方法。

背景技术

目标过境时段计算即利用在轨目标的某一星历时刻的轨道根数(即轨道要素或轨道参数)和地基测站探测设备位置与测站探测设备视场角，计算目标在给定的时间范围内(预报期)通过测站探测设备视场的过境时间段即目标进出视场的时间。

一方面，对于合作目标，过境预报及过境时段计算广泛应用于航天测控网和地面测站系统中，用于捕获航天器或卫星，以便与它们建立通信链路。例如对于遥感卫星，若不能比较精确计算卫星过境时段，地面站则无法及时准确的进行跟踪和遥感数据接收。另一方面，对于非合作目标，主要为侦察卫星，通过对侦察卫星的过境时段计算，能够有效规避侦察卫星对敏感军事行动及重要军事设施的侦察，并能够在侦测站视场内实现对空间目标信号的截收与电子特征提取，为军事反侦察及未来电子战提供重要情报依据。

现有的基于SGP4\SDP4轨道预报动力学模型的过境时段计算方法主要存在以下问题：

1)目标是否过境的几何判断条件构建与计算复杂。目前现有判断目标过境的方法的主要原理是：利用在轨目标的轨道根数和探测设备的探测参数计算目标轨道面与探测设备恰好相交的临界条件，建立目标轨道面法向与探测设备视场中心轴线的夹角函数关系式，根据函数关系式结合何临界角，建立目标轨道面与探测设备视场相交区域不等式，作为目标是否过境的判断条件；

2)计算步骤冗余，算法耗时长。逐秒进行轨道预报，计算目标位置，通过判断各时刻目标的位置是否在探测设备视场范围内，再通过迭代计算得到目标的过境信息；

3)过境时段计算结果不一致。过境时段计算方法往往和计算的开始时间紧密相关，多次运行时，存在同一目标出入境时间的秒级不一致现象。如附图3所示，当计算的起始时间不同时，在相同过境段会出现入境时刻或出境时刻误差1秒的情况。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种空间目标过境时段快速计算方法，包括：

S1:设定轨道预报时间间隔，并将给定的预报期按照预报时间间隔进行定长划分，将预报期结束时刻作为一个预报时间点；

S2:基于SGP4/SDP4轨道动力学模型，计算目标在每个轨道预报时间点的轨道位置，同时根据测站设备位置信息，将目标轨道位置转换为相对于测站设备的方位角、俯仰角；

S3:从第一个轨道预报时间点开始，依据目标过境几何条件，通过二分查找法依次找到目标预报时段内所有目标出入境准确时刻，直至所有轨道预报时间点遍历处理完成；

S4:根据目标出入境时刻，生成目标过境时段，并存储所有计算出来的目标过境时间段，形成目标过境结果。

优选的，所述目标过境几何条件为过境区域的几何临界角大于或等于最小俯仰角，即γ≥γ₀；其中γ为过境区域的几何临界角，γ₀为最小俯仰角。

优选的，所述为最小俯仰角3°或5°。

优选的，所述通过二分查找法依次找到目标预报时段内所有目标出入境准确时刻的迭代层数或次数按照用户过境预报精度要求进行灵活设置，设置为10或14。