[發(fā)明專利]一種基于MATLAB建模的雷達(dá)航跡顯示求解方法

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• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106776496A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋芳;耿文東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍裝備學(xué)院
• 主分類號: G06F17/22
• 分類號: G06F17/22;G06F17/50;G01C21/20
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙)11491
• 代理人: 郭偉紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器軌道動力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于MATLAB建模的雷達(dá)航跡顯示求解方法。

背景技術(shù)

1957年10月4日，前蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星“人造衛(wèi)星”一號成功進(jìn)入地球軌道；1958年1月，美國發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星“探索者一號”；1970年4月，我國“長征一號”運(yùn)載火箭將自行設(shè)計(jì)制造的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功。航天技術(shù)的飛速發(fā)展成為國家綜合實(shí)力和技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，人類在探索太空和研究太空技術(shù)上不斷取得進(jìn)步，不斷獲得突破。對于衛(wèi)星軌跡的顯示與實(shí)現(xiàn)是獲取軍事情報(bào)的關(guān)鍵，也是軍事和航天大國航天技術(shù)研究中的重要組成部分。

近地軌道的軌道高度一般比較低，在200～1500KM范圍內(nèi)，偏心率較小，目前發(fā)射的大部分偵查衛(wèi)星、測地衛(wèi)星、以及空間站和一些新的通信衛(wèi)星系統(tǒng)都采用近地軌道。近地軌道比大橢圓軌道、地球同步軌道、平動點(diǎn)軌道等軌道具有更廣泛的應(yīng)用。

近地軌道又稱為順行軌道，其特點(diǎn)是軌道傾角小于90度，大多數(shù)地球人造衛(wèi)星在近地軌道上，繞行一周的時(shí)間是90分鐘左右，運(yùn)行在這一軌道上的衛(wèi)星是近地軌道衛(wèi)星。

地球是不規(guī)則呈扁圓狀的球體，在處理衛(wèi)星、地球幾何關(guān)系時(shí)，通常將地球模擬為旋轉(zhuǎn)橢球體，長軸在赤道平面內(nèi)，短軸為其旋轉(zhuǎn)軸。使用橢球模型，在地球圓球模型下的簡單三角關(guān)系將不再存在。在萬有引力作用下，可以將地球與人造衛(wèi)星簡化為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)來考慮。

地心地固坐標(biāo)系(Earth-Centered，Earth-Fixed，ECEF)簡稱地心坐標(biāo)系，以地球質(zhì)心為原點(diǎn)，X_e軸指向本初子午線與赤道的交點(diǎn)，Z_e軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行指向北極點(diǎn)，Y_e軸滿足右手坐標(biāo)系來確定。

WGS-84坐標(biāo)系屬于協(xié)議地心坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)為地球的質(zhì)心，X_e軸指向BIH1984.0定義的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn),Z_e軸指向國際時(shí)間局(Bureau International deI′Heure，BIH)1984.0定義的的地極方向。協(xié)議坐標(biāo)系之所以成為協(xié)議，是因?yàn)榈厍蚴遣粩嘧儞Q的，地極的位置，地球的各個(gè)參數(shù)等都是不斷變化的。因此，國際上協(xié)議取某個(gè)時(shí)刻的地極、零度子午面定義坐標(biāo)系的軸。

由地心慣性坐標(biāo)系向地心軌道坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，雷達(dá)通常采用的是雷達(dá)陣面極坐標(biāo)系，目標(biāo)位置信息以徑向距離、俯仰角、方位角的形式給出。坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)置為雷達(dá)天線俯仰軸與天線波束交點(diǎn)處，可認(rèn)為雷達(dá)天線底座與方位轉(zhuǎn)軸交點(diǎn)即為雷達(dá)陣面極坐標(biāo)的原點(diǎn)。

通過對各自定義的描述，以及直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系之間的幾何關(guān)系，可以得出雷達(dá)坐標(biāo)系與大地直角坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種基于MATLAB建模的雷達(dá)航跡顯示求解方法，很好的解決了上述問題，提供了數(shù)據(jù)的數(shù)值丟失問題的求解，能夠準(zhǔn)確的提取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在通過對空間坐標(biāo)的變換，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星航跡的準(zhǔn)確顯示，可以更加直觀的了解衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，為軍事決策和評估做出正確的判斷。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于MATLAB建模的雷達(dá)航跡顯示求解方法，包括步驟：通過數(shù)據(jù)讀取模型引入數(shù)據(jù)，建模給出初始參數(shù)ex、c、d、α、β，運(yùn)行數(shù)據(jù)讀取程序；

S1，進(jìn)行數(shù)據(jù)向字符串的轉(zhuǎn)換；

S2，字符串長度的判斷；

S2.1，判斷長度是否符合標(biāo)準(zhǔn)；

S2.2，根據(jù)S2.1中判斷結(jié)果，不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)行長度變化，使其符合標(biāo)準(zhǔn)長度；

S3，根據(jù)S2.1中判斷結(jié)果，符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)行逆變換，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換及顯示。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)讀取模型中，引入數(shù)據(jù)包含了測距數(shù)據(jù)，方位角數(shù)據(jù)，俯仰角數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述初始參數(shù)ex是引入的數(shù)據(jù)值，c、d是矩陣的行列值。

進(jìn)一步的，所述步驟S1，將數(shù)值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串?dāng)?shù)據(jù)，可以單獨(dú)的分析每個(gè)數(shù)據(jù)包的特點(diǎn)，對于分離的數(shù)值數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理預(yù)設(shè)條件。

進(jìn)一步的，所述步驟S2，是指在程序中判斷由數(shù)值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而來的字符數(shù)據(jù)，其字符串的長度是否符合預(yù)先的設(shè)定要求。

進(jìn)一步的，所述步驟S2.1，是指在步驟S2中所述的字符串長度進(jìn)行判定后，如果不符合預(yù)訂長度要求，需要進(jìn)行字符串的修正。

進(jìn)一步的，所述步驟S3，通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)了不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，該方法得到的結(jié)果是雷達(dá)表達(dá)式下的數(shù)據(jù)可以在直角坐標(biāo)系下的形式中顯示。