[发明专利]一种基于GIS的卫星覆盖域快速仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于GIS的卫星覆盖域快速仿真方法，具体为：计算卫星对地覆盖域和对空覆盖域的地心角，由球面三角公式得所述星下点的地心经度和地心纬度；求解卫星对地覆盖域和对空覆盖域边界的空间数据模型；对所述卫星对地覆盖域和所述对空覆盖域的边界的空间数据模型依次进行分类修正和墨卡托投影处理，以获得覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型；通过GIS制图技术处理覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型，获得卫星对天球的覆盖域墨卡托投影图，以及叠加多颗卫星覆盖域生成的星座覆盖图像。通过对覆盖域边界的空间数据模型进行分类修正，使其可以直接基于方位角算法创建覆盖域边界几何对象进行区域填充，无需对区域内逐点进行覆盖性判定。

技术领域

本发明涉及卫星组网通信技术领域，具体涉及一种基于GIS的卫星覆盖域快速仿真方法。

背景技术

卫星覆盖分析广泛应用于卫星任务规划、侦察、星座设计等航天任务中。卫星覆盖域在二维地图上的可视化显示将有利于卫星及星座的覆盖性分析，目前覆盖域可视化多基于网格点法实现，该方法是基于网格划分覆盖区域，逐点求解覆盖性，采样覆盖结果的基本思路，由于其覆盖性分析过程中采用逐点计算。

因此覆盖性精度模拟与网格划分紧密耦合，网格划分细密时覆盖性分析精度提高，但计算量增大，网格划分粗略时，覆盖性分析精度下降，计算量减小，无法兼具高分析效率与高分析精度。

发明内容

为此，本发明提供一种基于GIS的卫星覆盖域快速仿真方法，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明的一个方面，提供了一种基于GIS的卫星覆盖域快速仿真方法，包括如下步骤：

步骤100、获取卫星地面探测背景下对目标天球表面的覆盖域，以及卫星深空探测背景下对目标天球表面，分别记为卫星对地覆盖域和对空覆盖域，并且分别计算卫星对地覆盖域和对空覆盖域的地心角；

步骤200、视地心为球心，把地心和卫星的连线与地球球面的交点定义为星下点，由球面三角公式得所述星下点的地心经度和地心纬度；

步骤300、基于地心角、星下点的地心经度和地心纬度，求解卫星对地覆盖域和对空覆盖域边界的空间数据模型；

步骤400、对所述卫星对地覆盖域和所述对空覆盖域的边界的空间数据模型依次进行分类修正和墨卡托投影处理，以获得覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型；

步骤500、通过GIS制图技术处理覆盖域边界在墨卡托图上的空间数据模型，获得卫星对天球的覆盖域墨卡托投影图，以及叠加多颗卫星覆盖域生成的星座覆盖图像。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤100中所述卫星对地覆盖域在地球表面是以星下点为圆心的球冠，所述卫星对空覆盖域在目标天球表面是以星下点为圆心的球带；

卫星对地覆盖域地心角

卫星对空覆盖域内环地心角

卫星对空覆盖域外环地心角

其中，θ为卫星探测半锥角；R_e为地球半径，H_s为卫星高度；H_h为目标天球高度。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤200中所述地心经度和所述地心纬度的求解公式为：

其中，tanΔλ＝cositanu，i为卫星轨道倾角，u为t时刻卫星纬度幅角，Ω为升交点赤经，G₀为初始时刻t₀的格林尼治恒星时角，ω_e＝7.292115×10^-5(rad/s)为地球自转角速度，Δλ与u同象限。