[发明专利]一种用于GNSS-R海面风场探测的星座设计方法及装置

说明书

本申请公开了一种用于GNSS‑R海面风场探测的星座设计方法及装置，该方法包括：根据预设的轨道参数以及预设的轨道约束条件确定单星的轨道参数，其中，所述轨道参数包括轨道高度、轨道倾角以及太阳同步回归轨道的回归参数；根据所述轨道参数确定观测条带参数，根据所述观测条带参数以及预设的星下点分离数理论确定星座构型参数，并根据所述星座构型参数构建星座。本申请解决了现有技术中星座覆盖范围受限以及星座空间分辨率较低的技术问题。

技术领域

本申请涉及GNSS-R微波遥感技术领域，尤其涉及一种用于GNSS-R海面风场探测的星座设计方法及装置。

背景技术

目前，常见星座设计方法主要有如下两种：一种方法是采用低轨轨道，在同一轨道面内按照相位等间隔部署若干颗卫星，卫星依次相继过顶观测区域；另一种方法是基于低轨轨道，星座的卫星不再局限于单一轨道面，而是采用星座卫星总数与星座轨道面数目相等的玫瑰星座的子星座。

虽然上述两种方法均为微纳卫星全球导航卫星系统的微波遥感与探测技术(GNSSReflectometry，GNSS-R)海面风探测任务提供了任务规划方面的有效手段，但是上述两种方法同时存在其自身的缺陷。首先，从覆盖性方面看，上述两种方法均采用倾斜的低轨轨道，受限于轨道倾角，其星座的覆盖范围难以到达高纬度地区，无法满足GNSS-R观测要素向南北极冰雪拓展的需求，使得星座覆盖范围受限；其次，从空间分辨率方面看，单一轨道面或者玫瑰星座子星座这两种方案由于轨道面分布的影响，属于区域覆盖星座，均难以在短期内获得均匀的全球覆盖，使得星座空间分辨率较低。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中星座覆盖范围受限以及星座空间分辨率较低的问题，提供了一种用于GNSS-R海面风场探测的星座设计方法及装置，本申请实施例所提供的方案中，本申请实施例所提供的方案中，通过观测条带参数以及预设的星下点分离数理论确定星座构型参数，即根据星下点分离数理论并结合观测条带参数进行星座构型参数设计，使得设计出的星座能够满足GNSS-R观测要素向南北极冰雪拓展的需求，进而增大了星座覆盖范围以及提高了空间分辨率。

第一方面，本申请实施例提供一种用于GNSS-R海面风场探测的星座设计方法，该方法包括：

根据预设的轨道参数以及预设的轨道约束条件确定单星的轨道参数，其中，所述轨道参数包括轨道高度、轨道倾角以及太阳同步回归轨道的回归参数；

根据所述轨道参数确定观测条带参数，根据所述观测条带参数以及预设的星下点分离数理论确定星座构型参数，并根据所述星座构型参数构建星座。

本申请实施例所提供的方案中，根据预设的轨道参数以及预设的轨道约束条件确定单星的轨道参数，其中，所述轨道参数包括轨道高度、轨道倾角以及太阳同步回归轨道的回归参数，然后根据所述轨道参数确定观测条带参数以及根据所述观测条带参数以及预设的星下点分离数理论确定星座构型参数，再根据所述星座构型参数构建星座。因此，通过所述观测条带参数以及预设的星下点分离数理论确定星座构型参数，即根据星下点分离数理论并结合观测条带参数进行星座构型参数设计，使得设计出的星座能够满足GNSS-R观测要素向南北极冰雪拓展的需求，进而增大了星座覆盖范围以及提高了空间分辨率。

可选地，所述预设的轨道约束条件，包括：太阳同步约束条件以及回归约束条件，其中，

所述太阳同步约束条件如下所示：

其中，表示轨道升交点赤经变化率；μ表示地球引力常数；a表示轨道半长轴；e表示轨道偏心率；i表示轨道倾角；J₂表示地球非球形摄动的二阶带谐项；R_e表示地球赤道半径；

所述回归约束条件如下所示：

LΔλ＝2πD