[发明专利]一种多星跟踪策略生成方法

说明书

本发明公开了一种多星跟踪策略生成方法，涉及通信技术领域。该方法基于常用的两行根数确定目标卫星的初始位置，建立了目标卫星的地心矢量在地心地固坐标系下，以时间为自变量的位置坐标函数；结合天线的最低工作仰角，应用几何方法计算出目标卫星的可视时段和最高工作仰角；根据多星跟踪的特点，构建了适用于Dijkstra算法的有向连通图，求解单源最短路径问题，生成天线跟踪多颗目标卫星的最优策略。本发明具有计算量小，实施简单、适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种多星跟踪策略生成方法。

背景技术

现有的卫星天线跟踪卫星的主要过程首先由外部指令确定目标卫星，读取卫星位置参数（卫星经度），结合天线站址（经度、纬度）计算出目标卫星的理论地理指向角，然后结合惯导、倾角仪、罗盘等输出的姿态信息，计算出电机的转动角度，进而驱动电机旋转。同时，采集电机轴角和姿态信息，计算出天线实际的地理指向角度，与理论角度做差或坐标旋转，修正天线内部误差。在中、低轨卫星、倾斜轨道同步卫星飞速发展的当下，系统可以使用卫星轨道参数结合轨道预报算法，获取实时、非实时的带时标的指向角，或由外部输入指向文件，采用插值的方式产生。

对于系统集成轨道预报算法的卫星天线系统，面对繁多的卫星列表，不具备确定当前、未来某时刻可用卫星的信息。虽然卫通天线正常工作时不需要天线自身确定目标卫星，但在卫星监测、低轨卫星跟踪试验等环节，使天线具备无人值守、独立的跟踪不同种类卫星的能力，摆脱上位机软件的限制，跟踪策略规划对而言是有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多星跟踪策略生成方法，该方法实现简单，计算量小，适用范围广泛。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多星跟踪策略生成方法，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 ；

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；

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，包括起始时间、停止时间和最高工作仰角；

步骤4，使用Dijkstra算法，生成天线跟踪多颗目标卫星的策略。

进一步地，步骤1的具体方式为：

（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：

 ，。

进一步地，步骤2的具体方式为：

（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