[發明專利]適用于指向在軌航天器的地面天線導引方法

在審

• 申請號: 202010198192.7
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111679242A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 俞航;楊珺;蘇小明;呂旺;陸啟省;鄭淵;黃欣;李楠
• 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.適用于指向在軌航天器的地面天線導引方法，其特征在于，包括：

慣性系衛星位置計算步驟：根據給定的目標時刻t₁的星歷信息，計算t₁時刻衛星在慣性系下的位置R_wECI；

地固系衛星位置計算步驟：根據給定的目標時刻t₁和所述衛星在慣性系下的位置R_wECI，計算t₁時刻衛星在地固系下的位置R_wECF；

地固系測站天線位置計算步驟：根據給定的地面測站天線的經緯度和高程，計算地面測站天線在地固系下的位置R_tECF；

站心系衛星位置計算步驟：根據所述t₁時刻衛星在地固系下的位置R_wECF和所述地面測站天線在地固系下的位置R_tECF，計算t₁時刻衛星在站心系下的位置R_wCT；

測站天線指向導引角計算步驟：根據所述衛星在站心系下的位置，計算t₁時刻地面測站天線指向導引角度：高低角水平角ψ。通過這兩個指向導引角完成天線指向導引過程。

2.如權利要求1所述的適用于指向在軌航天器的地面天線導引方法，其特征在于，所述慣性系衛星位置計算步驟中的計算t₁時刻衛星在慣性系下的位置R_wECI的方法如下：

輸入目標時刻t₁的星歷信息，包括：軌道半長軸a、軌道偏心率e、軌道傾角i、升交點赤經Ω、近地點幅角ω以及平近點角M；

計算t₁時刻衛星在慣性系下的位置R_wECI：

R_wECI＝Q*r_p

其中，旋轉矩陣Q按照3-1-3旋轉順序進行描述：

矢量r_p：

其中，M₁為真近點角：

3.如權利要求1所述的適用于指向在軌航天器的地面天線導引方法，其特征在于，所述地固系衛星位置計算步驟中的計算t₁時刻衛星在地固系下的位置的方法如下：

根據給定的目標時刻t₁，計算歷元J2000.0至給定目標時刻的秒計數值t_c，輸入t₁時刻的年、月、日、時、分、秒，計算儒略日JD：

其中，floor()為向下取整運算；

根據儒略日JD計算歷元J2000.0至給定目標時刻的秒計數值t_c：

t_c＝(JD-2455197.5)×86400+315547200

根據所述計算得到的歷元J2000.0至給定目標時刻的秒計數值t_c，計算地球自轉矩陣ER、章動矩陣NR以及歲差矩陣PR，計算慣性系到地固系的轉換矩陣M_ECI2ECF：

M_ECI2ECF＝ER*NR*PR

根據所述計算得到的t₁時刻衛星在慣性系下的位置R_wECI和所述計算得到的慣性系到地固系的轉換矩陣M_ECI2ECF，計算t₁時刻衛星在地固系下的位置R_wECF：

R_wECF＝M_ECI2ECF*R_wECI

4.如權利要求1所述的適用于指向在軌航天器的地面天線導引方法，其特征在于，所述地固系測站天線位置計算步驟中計算地面測站天線在地固系下的位置R_tECF的方法如下：

輸入地面測站天線的經度lon、緯度lat、高程h；

計算坐標分量G1、G2：

其中，

Re表示地球赤道半徑；

f為地球橢球體幾何扁率，f＝1/298.257；

計算地面測站天線在地固系下的位置R_tECF：