[发明专利]适用于地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法

说明书

本发明提供了一种适用于地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法，包括：(1)惯性系卫星位置计算步骤；(2)目标时刻秒计数值计算步骤；(3)地固系卫星位置计算步骤；(4)地固系测站天线位置计算步骤；(5)站心系目标视向量投影计算步骤。本发明假设内容较少，考虑卫星实际运行情况计算地面测站天线对卫星的指向，有效解决了地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定的问题，而且达到了比较高的定位精度。

技术领域

本发明涉及卫星姿态与轨道控制领域，具体地，涉及适用于地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法。

背景技术

随着空间侦查技术的发展，对雷达天线的跟踪和搜索能力提出了越来越高的要求，由于卫星信号微弱而且方向性强，为了捕获运动卫星上的通讯信号，必须实时调整天线姿态与卫星的位置偏差以满足通讯的需求，因为星地指向的偏差会导致链路传输信息的信噪比下降，若是超过了最大站位容限，甚至会出现信号丢失的现象。这就要求雷达天线对卫星的指向必须更精确，因此，设计指向精度高的地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法有着普遍的意义。

国内现有的星地指向算法研究，大多集中于地面测站位置固定的情况下，在卫星本体坐标系下，进行卫星对地面测站指向的优化设计，而对于地面测站天线对卫星的指向导引的研究较少。本发明针对这一实际情况，提出一种用于地面测站天线的精度较高的地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法，实现地面测站天线对卫星的精确定向。

专利“一种绕月卫星双轴天线对地指向控制方法”(专利号：CN101204994A)介绍了一种计算绕月卫星对地心指向的方法，根据地面上注星历数据推算卫星位置，计算卫星对地球的可见区域，并计算出双轴天线的指向角度。该专利为对地心指向，没有对地表位置进行定向，且主要结合月球相关坐标系进行计算。本发明与其不同之处在于主要结合地球及地表位置相关坐标系进行计算，完成了地面测站天线的位置计算及地面测站天线对卫星的定向计算。

专利“一种数传天线指向角度的仿真分析方法”(专利号：CN105184002A)介绍了一种计算星载数传天线对地面站指向的方法，此方法通过已有的卫星轨道仿真软件STK对卫星的实际位置进行仿真求解，并计算数传天线的二维指向角。该专利的不足在于卫星位置计算依赖于卫星轨道仿真软件STK，没有具体的计算过程，而且对坐标系转换的描述比较简略，没有给出转换矩阵的算法。本发明的优势在于提出了一种无需依靠STK软件，根据指定时刻的卫星的轨道参数计算卫星实际位置的方法，以及设计了一套相关坐标系转换矩阵的详细计算流程。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法。

根据本发明提供的适用于地面测站天线对卫星指向的目标视向量确定方法，包括：

惯性系卫星位置计算步骤：根据给定的目标时刻t₁的星历信息，计算t₁时刻卫星在惯性系下的位置R_wECI；

目标时刻秒计数值计算步骤：根据给定的目标时刻t₁，计算历元J2000.0至给定目标时刻的秒计数值t_c；

地固系卫星位置计算步骤：根据计算获得的卫星在惯性系下的位置R_wECI和秒计数值t_c，计算t₁时刻卫星在地固系下的位置R_wECF；

地固系测站天线位置计算步骤：根据给定的地面测站天线的经纬度和高程，计算地面测站天线在地固系下的位置R_tECF；