[发明专利]适用于地面测站天线对卫星指向的目标定位方法

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定位方法，通过给定目标时刻的卫星星历数据，经过卫星轨道的相关计算以及相关坐标系的转换计算，得到卫星在地固系下的位置，从而完成卫星的定位过程。本发明考虑卫星实际运行情况计算地面测站天线与卫星的位置关系，不依赖于仿真软件或过多假设内容，有效解决了用于地面站接收天线对卫星指向的的卫星定位问题，而且达到了比较高的定位精度。

技术领域

本发明涉及卫星轨道计算与控制领域，具体地，涉及一种适用于地面测站天线对卫星指向的目标定位方法。

背景技术

雷达已应用到制导和超视距探测等多个重要领域，在科技建设中起着非常重要的作用，随着外空间目标探测、控制的需求，地面测站雷达天线的跟踪和搜索能力提出了越来越高的要求，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。这就要求对卫星的定位要更加快速和精确。因此，设计精度高的卫星定位计算方法具有普遍的实用意义。

卫星的定位计算，主要是依据卫星的轨道信息及时间信息，计算出卫星在惯性系下的位置，进而计算卫星在地固系下的位置。国内现有的相关算法研究，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定位的研究较少。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卫星实时定位方法，实现地面测站天线对卫星指向的目标定位。

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，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对卫星的指向定位计算。

专利“一种深空探测器天线指向的设计方法”(专利号：CN105184002A)介绍了一种深空探测器天线对地心指向的方法，此方法是用于实现深空探测器天线对地心的定向。该专利针对天线对地心的定向而并非是地表的给定位置，而且直接给出了探测器天线对地心的指向矢量，没有通过轨道参数计算卫星位置的算法。本发明与其不同之处在于，设计了通过给定时刻的卫星轨道参数计算地固系卫星位置的计算过程。

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定位方法。

根据本发明提供的一种适用于地面测站天线对卫星指向的目标定位方法，通过给定目标时刻的卫星星历数据，经过卫星轨道的相关计算以及相关坐标系的转换计算，得到卫星在地固系下的位置，从而完成卫星的定位过程。

优选地，包括如下步骤：

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：根据所述计算得到的历元J2000.0至给定目标时刻的秒计数值t_c，计算t₁时刻卫星在地固系下的位置R_wECF。

优选地，所述惯性系卫星位置计算步骤中的计算t₁时刻卫星在惯性系下的位置R_wECI的方法如下：

输入目标时刻t₁的星历信息，包括：轨道半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω以及平近点角M；