[发明专利]多测站情况下GEO卫星激光反射器的斜置角度确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种位于不同轨道位置(对应不同地理经度的星下点位置)的GEO卫星光学观测产品的斜装角度设计方法及其实现。

背景技术

GEO卫星已经广泛应用于导航、通信、广播、气象等领域，其轨道位置的确定主要是根据用户的具体需求来确定的，需要考虑覆盖区域、信号频率等因素。卫星导航系统中，GEO卫星具有极其重要的地位，尤其是对具有区域服务能力需求的系统而言。GEO卫星为了提供精密的位置服务，需要进行精密轨道确定，而精密激光测距是经常采用的方法。通过地面激光测站发射激光，并接收星载激光反射器反射的激光，记录激光发射和接收时刻，进行GEO卫星的轨道测量。

类圆台激光反射器为低轨卫星经常采用的构型，与低轨卫星不同，GEO类的中高轨卫星均采用平面阵列形式的激光反射器。GEO卫星的星下点在赤道附近，安装在GEO卫星对地面上的激光反射器在未斜置情况下，其法线方向指向赤道附近，并穿过地心。因此，GEO卫星在轨道位置选择时虽然考虑了覆盖区域等要求，但是依然会造成激光反射器有效反射面积减少。所以，GEO卫星上放置的光学产品一般可以进行斜置设计。

长期以来，航天型号任务都是针对单颗卫星开展研制的，每次设计只用于一颗卫星的生产，产品的技术状态也是唯一确定的。随着航天任务的复杂度不断提高，依靠单颗卫星已不能满足需求，采用多星组网构成星座来实现更高的用户需求成为一种解决方案。因此，现有的依据单一特定任务对单颗卫星进行的光学产品斜置设计方法已经无法满足用户更高的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种针对GEO卫星激光反射器的二次斜置角度确定方法，可以显著减小各测站发射激光相对于激光反射器的入射角，增加激光反射器的有效反射面积，同时对批产单机具有普遍的适用性。

本发明的技术解决方案是：多测站情况下GEO卫星激光反射器的斜置角度确定方法，步骤如下：

(1)根据地面各激光测站的位置，计算得到地面光学中心；所述的地面光学中心与各个激光测站的地心夹角相等；

(2)获取各GEO卫星的轨道位置，对于各GEO卫星，均进行以下相同的操作：

(21)将GEO卫星激光反射器沿卫星本体坐标系的Y轴进行一次斜置，使激光反射器的法线指向的地面星下点轨迹沿赤道东进，直至地面星下点处于以GEO卫星位置为顶点、以卫星本体坐标系的X轴为垂轴、以地面光学中心和GEO卫星的连线为母线形成的圆锥面上，记一次偏置角度为α_k，k＝1，2，......n，n为全部GEO卫星的个数；

(22)将GEO卫星激光反射器沿卫星本体坐标系的X轴进行二次斜置，直至激光反射器的法线指向的地面星下点与地面光学中心重合，记二次偏置角度为β_k；

(3)对各GEO卫星激光反射器的斜置角度进行归一化，使得每颗GEO卫星激光反射器两次斜置的角度分别为(α_k′，β_k′)，(α_k′，β_k′)的计算公式为