[發(fā)明專利]一種分析星座的覆蓋性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910155922.2
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109918761B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姬聰云;吳會英;周美江;吳宅蓮;齊金玲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微小衛(wèi)星工程中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F40/174;H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明涉及一種分析星座的覆蓋性能的方法，包括下列步驟：提供星座的覆蓋性能指標(biāo)的分類和定義；利用Matlab調(diào)用STK以便根據(jù)所述定義為各分類的覆蓋性能指標(biāo)生成數(shù)據(jù)；與用戶交互以接收用戶輸入；以及根據(jù)所述用戶輸入和所生成的數(shù)據(jù)計算覆蓋性能。通過本發(fā)明，可在星座任務(wù)設(shè)計前期進(jìn)行多個星座構(gòu)型覆蓋性能計算分析，并針對用戶需求，提出多種不同的星座構(gòu)型建議，并可利用Matlab調(diào)用STK的方式快速計算出相應(yīng)的覆蓋性能指標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體而言涉及軌道設(shè)計專業(yè)中星座構(gòu)型對地面的覆蓋性能分析技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及到星座構(gòu)型設(shè)計的理論分析、仿真技巧、步驟、合理性等相關(guān)技術(shù)，更具體而言，涉及一種分析星座的覆蓋性能的方法。

背景技術(shù)

在衛(wèi)星應(yīng)用早期，主要通過單顆衛(wèi)星來完成相應(yīng)任務(wù)。衛(wèi)星是依靠地球萬有引力提供向心力飛行的航天器，它始終以一定速度繞地球飛行，因此，除個別特殊情況(如地球靜止軌道衛(wèi)星)外，衛(wèi)星是不能夠固定在地球某點(diǎn)的上空的，因此其覆蓋區(qū)域總是隨著時間的變化而不斷變化，而且這種變化的規(guī)律嚴(yán)格受軌道根數(shù)(例如軌道高度和軌道傾角)的制約。因此，在大多數(shù)情況下，單靠一顆衛(wèi)星難以實(shí)現(xiàn)全球或特定區(qū)域的不間斷通信、偵察、探測目的。解決問題的一個最直接的方法就是利用多顆衛(wèi)星協(xié)同工作，共同完成同一任務(wù)，這些衛(wèi)星的運(yùn)動在時間和空間上遵循一定的規(guī)律，使得對目標(biāo)區(qū)域的覆蓋能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)充和銜接，保證目標(biāo)區(qū)域能夠以任務(wù)要求的時間間隔和覆蓋重數(shù)被衛(wèi)星覆蓋。這就是衛(wèi)星星座。

由于星座中衛(wèi)星數(shù)目眾多，成本昂貴，建設(shè)周期長，運(yùn)行管理復(fù)雜，因此在星座設(shè)計前期必須綜合考慮各種影響因素，以便在滿足用戶需求的情況下盡可能減少經(jīng)濟(jì)成本。這就需要在前期對可能的星座構(gòu)型進(jìn)行覆蓋分析，給出用戶所關(guān)注的性能指標(biāo)，再結(jié)合星座構(gòu)型的特點(diǎn)，選出經(jīng)濟(jì)成本最優(yōu)的星座。但是，星座覆蓋計算耗時較長，單靠STK計算需要手動去調(diào)節(jié)各種參數(shù)，容易出錯，而后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理所需時間更長。

Matlab是當(dāng)前科學(xué)計算和工程應(yīng)用領(lǐng)域最先進(jìn)的數(shù)學(xué)計算和仿真分析軟件，它提供的許多分析研究模塊和高級數(shù)學(xué)計算功能能夠顯著增強(qiáng)STK的分析計算能力，從而大大擴(kuò)展STK的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，為了能夠充分利用Matlab的強(qiáng)大數(shù)學(xué)計算功能，STK軟件專門針對Matlab軟件開發(fā)了Matlab軟件的連接模塊，從而支持與Matlab的聯(lián)合計算和仿真分析應(yīng)用。這種核心的支持能力，體現(xiàn)在STK提供了超過200多個Matlab格式化的命令，使得Matlab用戶就像使用Matlab自身附帶的工具包一樣來使用STK進(jìn)行宇航空間領(lǐng)域的仿真分析與數(shù)學(xué)計算。

因此，如何利用Matlab來分析星座的覆蓋性能，是目前需要解決的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種分析星座的覆蓋性能的方法，通過該方法，可在星座任務(wù)設(shè)計前期進(jìn)行多個星座構(gòu)型覆蓋性能計算分析，并針對用戶需求，提出多種不同的星座構(gòu)型建議，并可利用Matlab調(diào)用STK的方式快速計算出相應(yīng)的覆蓋性能指標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明，一種分析星座的覆蓋性能的方法來解決，該方法包括下列步驟：

提供星座的覆蓋性能指標(biāo)的分類和定義；

利用Matlab調(diào)用STK以便根據(jù)所述定義為各分類的覆蓋性能指標(biāo)生成數(shù)據(jù)；

與用戶交互以接收用戶輸入；以及

根據(jù)所述用戶輸入和所生成的數(shù)據(jù)計算覆蓋性能。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中規(guī)定，所述性能指標(biāo)包括下列各項中的一個或多個：

覆蓋百分比，其表征將某一區(qū)域目標(biāo)或點(diǎn)目標(biāo)集合全部覆蓋或N％覆蓋所用的時間；

覆蓋重數(shù)，其表征任一采樣時刻對某一觀測目標(biāo)或網(wǎng)格點(diǎn)同時可見的衛(wèi)星數(shù)目；

可通信時長，其表征某一觀測目標(biāo)或網(wǎng)格點(diǎn)單次可見的可通信時長；

重訪時間，其表征當(dāng)前時刻的覆蓋間隙；