[发明专利]一种多星跟踪策略生成方法

权利要求书

1.一种多星跟踪策略生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取目标卫星的两行根数TLE，计算TLE更新时刻目标卫星在地心惯性坐标系ECI下的位置矢量 ；具体方式为：

（101）获取目标卫星的两行根数TLE，并记为，N表示目标卫星的数量，表示目标卫星i的两行根数；

（102）使用SGP4/SDP4算法解析两行根数，得到轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、平近点角、近地点幅角和平均速度，通过求解开普勒方程，计算偏近点角；

（103）计算TLE更新时刻目标卫星在ECI的位置矢量 ：

式中：

 ，；

步骤2，根据目标卫星在地心惯性坐标系的位置矢量，建立目标卫星在地心地固坐标系ECEF下，以时间为自变量的位置坐标函数；具体方式为：

（201）根据目标卫星i在ECI下的位置矢量，计算自TLE_i更新时刻起任一时刻的位置矢量：

式中，为3×3的单位矩阵，为卫星轨道面的法线矢量，为其反对称阵；和表示为

（202）建立目标卫星i在ECEF下，以时间为自变量的位置坐标函数

式中，为地球自转角速度；

步骤3，根据天线的最低工作仰角，计算最大可视星地距离，结合天线在ECEF下的位置坐标，计算目标卫星的任务窗口信息，包括起始时刻、停止时刻和最高工作仰角；具体方式为：

（301）根据天线的最低工作仰角，计算目标卫星i的最大可视星地距离：

式中，为地球平均半径，为天线与目标卫星i的地心夹角；

（302）计算天线在ECEF下的位置坐标：

式中，、分别为天线所处位置的经度、纬度，子午圈曲率半径，h是天线所处位置的海拔高度，e是地球的偏心率；

（303）根据下式求解t，得到目标卫星i的可视起始时刻和停止时刻，且 ：

（304）依据下式计算目标卫星i在任务期间的可视起始时刻和停止时刻：

式中，、分别为卫星跟踪任务的起止时刻；

（305）取 ，使用下式计算目标卫星i的最高工作仰角：

；

步骤4，使用Dijkstra算法，生成天线跟踪多颗目标卫星的策略；具体方式为：

（401）以目标卫星的起始时刻、停止时刻为顶点，单颗卫星可视时段为边，构建有向连通图；其中，V为节点集合，是图G的一个顶点，表示可视起始时刻和停止时刻，此外，将不同任务卫星可视时段的交叉时刻也作为顶点；E为边或弧的集合，是图G中的一条边，即，表示卫星切换线路；每条边的特性用使用损失函数表示，根据顶点数量使用邻接矩阵或邻接表存储，其值与该线路中卫星是否可视、最大可视仰角、可视中断时长有关，具体来说，根据当前线路是否切换，使用如下函数确定：

式中，表示当前线路持续时长；

（402）使用Dijkstra算法求解单源最短路径问题，每次找到离任务起始点最近的一个顶点，然后以该顶点为中心进行扩展，最终得到任务起始点到其余所有点的最短路径，即生成多星跟踪策略。