[发明专利]一种IGSO卫星对地面动目标的跟踪弧段计算方法

说明书

一种IGSO卫星对地面动目标的跟踪弧段计算方法，解决了传统通信任务中GEO卫星对目标跟踪能力的分析方法不能适用于IGSO卫星的卫通链路分析的缺陷，能够在满足地面仰角约束、卫星天线角约束、目标窄波束天线约束的情况下，分析IGSO卫星对地面动目标的连续跟踪能力，符合后续利用IGSO卫星进行星地通信的实际工程使用要求。

技术领域

本发明涉及IGSO卫星对地面动目标的跟踪弧段计算方法，主要应用于天基通信领域。

背景技术

IGSO指的是地球倾斜同步轨道，由于其轨道周期与地球自转周期相同且具有一定倾角，在地面投影为类似8字型的闭合曲线。IGSO卫星的覆盖范围连续变化，当倾角大于一定值时，IGSO卫星可实现对两极地区的覆盖，因此较GEO卫星更有优势。目前我国在轨IGSO卫星的应用领域主要为导航，后续可以考虑为地面运动目标提供卫星通信服务。

传统的卫通任务中，由于GEO卫星本身对地静止，卫星天线指向及范围均固定，只需考虑目标运动给通信链路建立带来的影响；而利用IGSO卫星的卫通任务中，由于卫星自身相位运动给卫星天线与目标天线实现通信链路带来了重要影响。因此，需要提出一种IGSO卫星对地面动目标的跟踪弧段计算方法，解决IGSO卫星动中通的核心问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种IGSO卫星对地面动目标的跟踪弧段计算方法，解决了传统通信任务中GEO卫星对目标跟踪能力的分析方法不能适用于IGSO卫星卫通链路分析的缺陷，能够在满足地面仰角约束、卫星天线角约束、目标窄波束天线约束的情况下，分析IGSO卫星对地面动目标的连续跟踪能力，符合后续利用IGSO卫星进行星地通信的实际工程使用要求。

本发明的技术方案是：一种IGSO卫星对地面动目标的跟踪弧段计算方法，包括如下步骤：

(1)在指定时段内，确定时间间隔及各时刻对应的动目标位置信息；

(2)根据初始时刻的轨道参数，基于轨道动力学方程，根据与动目标位置信息一致的时间间隔，计算指定时段内每个时刻对应的卫星位置在地心惯性系中的表示；

(3)针对当下时刻，确定卫星对目标的几何可见性判别条件；

(4)判断卫星对目标是否可见，如果可见，则转入步骤(5)，否则转入步骤(7)；

(5)确定目标天线相对卫星的方位角和俯仰角；

(6)判断目标天线对卫星是否可见，如果可见，对该时刻进行记录并转入步骤(7)，否则直接转入步骤(7)；

(7)判断当下时刻是否已到达时段末端，如果未到达时段末端则递推到下一个时刻并跳回步骤(3)，否则，根据记录的时刻形成跟踪弧段结果，完成跟踪过程。

所述步骤(1)中，动目标位置为预先设计值，或实际过程中根据定位信息预报的实时位置，且目标位置在地心惯性坐标系中表示。

所述步骤(2)中的轨道参数具体包括：半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点角。

所述步骤(2)中轨道动力学方程考虑地球中心引力及J2项摄动影响。

所述步骤(3)的具体过程为：

3.1)令h为轨道高度、R_e为地球半径，目标在临界仰角ε情况对应的卫星张角为令卫星波束半中心角为θ_s，则临界张角为θ_c＝min(θ_ε,θ_s)；

3.2)令为地心到卫星的矢量，令为目标到卫星的矢量，则卫星张角为

3.3)得到可见性判断条件为：θ_t≤θ_c且其中，为地心到目标的矢量。