[发明专利]基于拉格朗日插值的低轨网联卫星星间波束指向方法

权利要求书

1.一种基于拉格朗日插值的低轨网联卫星星间波束指向方法，其中，所述低轨网联卫星星间波束采用定向波束，所述星间波束指向采用待建链两颗卫星之间的俯仰角和方位角表示，其特征在于，所述基于拉格朗日插值的低轨网联卫星星间波束指向方法包括：

步骤1)：读取卫星间建链规划；

步骤2)：根据卫星间建链规划、星间波束指向变化特性和天线波束宽度，确定插值时刻；

步骤3)：读取待建链两颗卫星的轨道参数，计算插值时刻星间波束指向的方位角和俯仰角；

步骤4)：根据插值时刻星间波束指向的方位角和俯仰角，计算星间波束指向插值多项式；

步骤5)：根据星间波束指向插值多项式，计算全建链时长范围内任意时刻的星间波束指向，

其中，所述星间波束指向采用建链发起卫星m和建链目标卫星n之间的俯仰角α和方位角β表示：

式中，ω为星间波束指向的修正量，当x_mn＞0,y_mn＞0时，修正量ω为0°，当x_mn＜0时，修正量ω为180°，当x_mn＞0,y_mn＜0时，修正量ω为360°；(x_mn,y_mn,z_mn)表示建链发起卫星m到建链目标卫星n的方向向量，所述方向向量(x_mn,y_mn,z_mn)根据包含在轨道参数中的建链发起卫星m的空间三维坐标(x_m,y_m,z_m)和建链目标卫星n的空间三维坐标(x_n,y_n,z_n)按照以下公式计算得到：

其中，所述步骤2)中的确定插值时刻按照下述步骤进行：

步骤21)：根据公式(1)、公式(2)计算建链发起卫星m和建链目标卫星n之间在建链起始时刻t₀和建链完成时刻t₀+t_d的俯仰角和方位角，分别为α(t₀)、α(t₀+t_d)、β(t₀)、β(t₀+t_d)；

步骤22)：根据天线波束宽度确定建链起始时刻t₀之后的插值时刻数量a：

a＝max(a₁,a₂) 公式(6)

式中，a₁为基于建链发起卫星m和建链目标卫星n之间的俯仰角计算的建链起始时刻t₀之后的插值时刻数量，a₂为基于建链发起卫星m和建链目标卫星n之间的方位角计算的建链起始时刻t₀之后的插值时刻数量，υ为天线波束宽度，

则从建链起始时刻t₀至建链完成时刻t₀+t_d的插值时刻总数量确定为a+1个，所述a+1个插值时刻分别为：

2.根据权利要求1所述的基于拉格朗日插值的低轨网联卫星星间波束指向方法，其特征在于，所述卫星间建链规划包括：

参与星间建链的两颗卫星，分别为建链发起卫星m和建链目标卫星n；

建链的起始时刻t₀和星间建链的时长t_d。

3.根据权利要求2所述的基于拉格朗日插值的低轨网联卫星星间波束指向方法，其特征在于，所述星间波束指向变化特性包括：建链发起卫星m和建链目标卫星n之间的俯仰角的最大值α_max、最小值α_min和最大变化率Δα_max，建链发起卫星m和建链目标卫星n之间的方位角的最大值β_max、最小值β_min和最大变化率β_max。