[發明專利]地面測控天線指向衛星的方位角計算方法

有效

• 申請號: 202010197399.2
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111427002B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 俞航;易靈;鄭淵;劉登嶺;辛閣霖;宋效正;呂旺;邊志強
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01S1/08
• 分類號: G01S1/08
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種地面測控天線指向衛星的方位角計算方法，其特征在于，包括：

利用星歷時刻t₀、t₀時刻的軌道平根數[a₀,e₀,i₀,Ω₀,ω₀,M₀]和地面測站天線的地理位置信息，經過衛星軌道的相關計算以及多個相關坐標系的轉換計算，最終轉換為t₁時刻在站心系下的天線指向方位角度：高低角水平角ψ，以完成地面測站天線對衛星指向方位的預報過程；

包括：

輸入參數無奇異處理步驟：

當軌道偏心率很小，即近圓軌道，e≈0時，為了避免計算中出現奇點，轉化為3個無奇點變量，即：

ξ₀＝e₀ cos(ω₀)

η₀＝-e₀ sin(ω₀)

λ₀＝ω₀+M₀

輸入參數歸一化處理步驟：

對于遞推時間dt進行歸一化處理：

dt＝t₁-t₀

其中，

t₀為軌道遞推起始時刻；

t₁表示軌道遞推結束時刻；

dt_n表示遞推時間經過歸一化處理的結果，下標n表示歸一化；

對于半長軸a₀進行歸一化處理：

所述的時間的歸一化單位為

其中，

Ge為地心引力常數；

Re表示地球赤道半徑；

攝動項計算步驟：

考慮地球引力場攝動中的J2至J4項攝動，包含計算一階長期項、一階短周期項和二階長期項，各個攝動項的表達式如下：

一階長期項計算：

其中，

Ω₁表示衛星軌道升交點赤經的一階長周期變化量；

ω₁表示衛星軌道近地點幅角的一階長周期變化量；

λ₁表示計算所引入的無奇點變量λ的一階長周期變化量；

所述p為半通徑，表達式為p＝a×(1-e₀²)，軌道平均角速度J₂＝1.624×10^-3；

一階短周期項計算：

其中，

表示衛星軌道半長軸的一階短周期變化量；

表示衛星軌道傾角的一階短周期變化量；

表示衛星軌道升交點赤經的一階短周期變化量；

分別表示計算所引入的三個無奇點變量ξ、η、λ的一階短周期變化量；

所述u由一階長期項計算得到，計算過程如下：

ξ_z1＝ξ₀cos(ω₁dt_n)+η₀sin(ω₁dt_n)

η_z1＝η₀cos(ω₁dt_n)-ξ₀sin(ω₁dt_n)

λ_z1＝λ₀+(n+λ₁)dt_n

ω_z1＝arc cos(ξ_z1/e_z1)

M_z1＝mod(λ_z1-ω_z1，2π)

u＝f_z1+ω_z1

其中，

ξ_z1、η_z1、λ_z1分別表示計算所引入的三個無奇點變量ξ、η、λ的根據一階長期變化量的積分結果；

e_z1表示衛星軌道偏心率以一階長周期變化量為積分量的積分結果；

ω_z1表示衛星軌道近地點幅角以一階長周期變化量為積分量的積分結果；

M_z1表示衛星軌道平近點角以一階長周期變化量為積分量的積分結果；

f_z1表示衛星軌道真近點角以一階長周期變化量為積分量的積分結果；

二階長期項計算：

其中，

Ω₂表示衛星軌道升交點赤經的二階長周期變化量；

ξ₂、λ₂分別表示計算所引入的無奇點變量ξ、λ的二階長周期變化量；

J₃＝2.5356×10^-6,J₄＝7.1022×10^-6。