[发明专利]一种用于航空器监测的星座优化方法和装置

权利要求书

1.一种用于航空器监测的星座优化方法，其特征在于，包括：

生成航空器飞行的时空特征点；

根据所述特征点确定满足航空器监测任务特点的星座回归周期设计；

根据卫星间的可视判别条件以及星间距离和卫星相对速度的约束条件确定星间链路，包括：星间链路的构建需要满足星间距离和卫星相对速度的约束条件为：

其中，h为轨道高度，h_atm为地球电离层高度，r_ISL为两颗卫星的星间距离，d_max为星座间最大通信距离，v_r为卫星相对运动速度，v_rmax为卫星相对运动速度最大值，r_n，r_m分别为两颗卫星的地心矢量，r为星座中卫星地心距，R_e为地球半径；对所述航空器飞行任务的覆盖性能进行计算，包括：

根据所述航空器飞行期间的空间和时间的变化关系，计算星座对所述航空器飞行期间的覆盖性能的约束条件，包括：建立星间链路天线的约束条件表示为：

(θ_smax-θ_smin)/2＜θ_half

其中，θ_smax和θ_smin分别为俯仰角的最大和最小值，和分别表示方位角的最大和最小值，θ_half表示天线能够转动的最大角度的一半，表示天线转动角速度的极限值；卫星m至卫星n的星间链路的方位角定义为从轨道坐标系X轴方向至链路方向在XY平面的投影，俯仰角θ_s定义为从链路方向在XY平面的投影至链路方向的角度；

确定星座监测的最大覆盖间隙和覆盖百分比表达式，包括：

假设任意一架航空器为θ_k(k＝1,2,...,n)，n表示不同航空器的编号，得到所有时刻所有航空器的最大覆盖间隙为：

F_{Gaptime，max}＝max(F_Gaptime(w,j,h,t,k))

其中，F_Gaptime,max为星座在仿真周期中航空器覆盖的最大覆盖间隙，w,j,h,t,k分别是纬度、经度、高程、时间以及第k架航空器；

通过对所有航线的覆盖率进行平均，得到总的平均覆盖百分比

F_{CovPerf，ave}＝ave(F_CovPerf(w,j,h,t,k))

其中，F_CovPerf,ave为星座在仿真周期中航空器覆盖的平均百分比；

计算星座系统对航空器飞行期间的覆盖性能指标，包括：星座系统的成本性能项定义为：

其中，CAS是星座系统的成本项，λ₁和λ₂分别为卫星数和轨道高度，N为轨道圈数，h为星座轨道高度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：根据航空器飞行任务的覆盖特性以及星座系统自身成本与设计任务需求比较，根据比较结果确定是否调整星座参数，不满足则调整星座参数重复步骤S101至S104，直到满足任务需求为止。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括：根据卫星数量、轨道面数、轨道高度计算星座系统的成本。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：生成航空器飞行的特征点包括：

根据所述航空器飞行的时间和位置信息确定航空器飞行的四维特征点。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述覆盖性能指标包括以下至少之一：

每条航线最大覆盖间隙、每条航线平均覆盖率、所有航线最大覆盖间隙、所有航线平均覆盖率。