[發明專利]一種衛星飛臨時刻與拍攝范圍的計算方法

在審

• 申請號: 201911409020.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111123980A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 楊波;唐浩;楊剛;朱安超;陳添;孔令川;桂楊;楊彩琳;王雄;許斌;潘定洲;黃熙賢;曹云成;陳章林
• 申請（專利權）人: 貴陽歐比特宇航科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 貴州啟辰知識產權代理有限公司 52108
• 代理人: 趙彥棟

本發明公開了一種衛星飛臨時刻與拍攝范圍的計算方法，根據衛星星歷的結構，首行數據為衛星名稱；后面兩行存儲了衛星相關數據用于確定給定歷元時刻下繞地運行空間目標的軌道根數；根據兩行根數的第一行平均運動的一階時間導數，使用這個數據計算衛星在軌道上的具體位置；平均運動的二階時間導數，用來計算每一天平均運動的變化帶來的軌道位移，使用該參數，能預測衛星的在軌位置，進而能進行飛臨時刻模擬；人造地球衛星運轉周期T秒與圓軌道半徑或橢圓軌道半長軸R米之間的關系計算軌道周期和長半軸，進而計算軌道速度。

技術領域

本發明屬于衛星軌道計算領域，具體涉及一種衛星飛臨時刻與拍攝范圍的計 算方法。

背景技術

為解決衛星軌道可視化，面向各行業定制應用并快速分發衛星數據而提出的 問題，衛星軌跡(衛星軌道)是一個很復雜的系統，涉及到天體參數、衛星參數 也很多。包括飛行速度、低軌道、高軌道、順行軌道、逆行軌道、赤道軌道、地 球同步軌道等等。過去通常技術門檻比較高，面向行業的應用難以快速解決衛星 數據來源與定制；現有技術中行業應用的衛星數據定制需向相關部門申請，由國 家相關部門定向提供，難以普及面向更多行業。

發明內容

發明目的：本發明提供一種可對任意時刻衛星飛臨位置進行模擬并確定拍攝 范圍的衛星飛臨時刻與拍攝范圍的計算方法。

技術方案：一種衛星飛臨時刻與拍攝范圍的計算方法，包括以下步驟：

步驟1，根據衛星星歷的結構，首行數據為衛星名稱；后面兩行存儲了衛星 相關數據用于確定給定歷元時刻下繞地運行空間目標的軌道根數；根據兩行根數 的第一行平均運動的一階時間導數，使用這個數據計算衛星在軌道上的具體位置；

步驟2，平均運動的二階時間導數，用來計算每一天平均運動的變化帶來的 軌道位移，使用該參數，能預測衛星的在軌位置，進而能進行飛臨時刻模擬；

步驟3，人造地球衛星運轉周期T秒與圓軌道半徑或橢圓軌道半長軸R米之間 的關系計算軌道周期和長半軸，進而計算軌道速度。

具體地，所述計算衛星在軌道坐標系中的位置，首先建立一個軌道坐標系， 該坐標系的坐標原點位于地心，X”、Y”位于軌道平面上，Z”軸和軌道平面 的法線矢量重合，軌道坐標系是一個右手坐標系。計算步驟如下：

步驟1，用下式計算平近點角M

M＝n(t-t₀)

其中，t為衛星過近地點的時刻；n為衛星的平均角速度，用下式計算：

a為軌道橢圓的長半徑，μ＝GM＝3.986005x 10¹⁴m³/s²；G為引力常數， M為地球質量；

步驟2，代入開普勒方程反復迭代，直至|E_i+1-E_i|πε時為止；當偏心率很 小時，迭代法的收斂速度很快

步驟3，計算衛星至地心的距離r

r＝a(1-ecosE)

步驟4，計算真近點角θ

步驟5，計算衛星在軌道坐標系中的坐標

X”＝r·cosθ

Y”＝r·sinθ

Z”＝0。

具體地，所述跳過步驟3、4直接計算：