[发明专利]航天器测控覆盖分析设计平台有效

专利信息
申请号: 201810199352.2 申请日: 2018-03-12
公开(公告)号: CN108460216B 公开(公告)日: 2021-09-10
发明(设计)人: 王华;周晚萌;李海阳;张帆 申请(专利权)人: 中国人民解放军国防科技大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F30/15
代理公司: 长沙国科天河知识产权代理有限公司 43225 代理人: 董惠文
地址: 410073 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 航天器 测控 覆盖 分析 设计 平台
【说明书】:

发明提供了一种航天器测控覆盖分析设计平台,包括底层对象管理子系统、覆盖分析子系统、测控分析子系统、链路分析子系统以及动态图表展示子系统,该平台可以根据用户添加的测控设备或者载入的想定配置,对卫星、测量船和地面站等研究对象进行空间运动的仿真,通过覆盖分析、测控分析和链路分析三个子系统,实现对在线或离线仿真数据的测控覆盖分析,并将分析结果以静态图表、动态图表或自定义图表的方式展示出来。与现有技术相比,具有可扩展的分析架构,能够对一般模型和定制模型实现数据的交互,并可以实现实时仿真分析。

技术领域

本发明涉及航天器测控覆盖分析设计,尤其涉及卫星、地面站、测量船等测控设备之间的覆盖链路分析平台。

背景技术

自上个世纪50年代开始,各国就已经竞相开展航天器的设计研制工作。经历了60多年的发展,涵盖各类轨道、门类齐全的航天器无时无刻不在影响着人们的生活。其中,以美国的GPS为代表的全球导航定位系统(Global Navigation Satellite System),更是随着星座系统的日益完备,在精细农业、科学研究、环境监测、自然资源分析以及突发事件和灾害评估等方面为人类带来了巨大的社会和经济效益。

航天器的测控覆盖能力是航天器使用效能的重要评价指标。覆盖性分析主要包括在一定的仿真时间内计算被观测目标的可见时段及其覆盖重数,测控链路则是针对单个通信通道能力的具体评价。针对单个LEO卫星的可见性算法,Radzik等人利用反复试验的方法来计算卫星可见期[J.Radzik,G.Maral,A methodology for rapidly evaluating theperformance of some low earth orbit satellite systems,IEEE Journal onSelected Areas in Communications.13(2)(1995)301-309.],Ifran Ali等人在研究卫星多普勒频移的基础上提出了利用大圆来近似可见期内的卫星轨迹并给出了关于最大仰角可见期计算公式和算法[I.Ali,N.Al-Dhahir,J.E.Hershey,Predicting the visibilityof LEO satellites,IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.35(4)(1999)1180-1189.],唐荣富等人提出了更高精度的变轨交圆补偿算法[T.R.Fu,Y.D.Yun,L.Qiang,et al.,Fast Simulation Algorithm for Visibility of LEO Satellites,Journal of System Simulation.20(18)(2008)4850-4853]。针对星座覆盖问题,最早研究主要针对连续覆盖星座设计问题,后来逐渐出现了星座覆盖优化设计、多地区覆盖优化和卫星对卫星观测优化等不同研究方面。从前人的研究中可以明显看出,覆盖计算正逐步由单个卫星向星座设计发展、连续性向周期性发展、对地覆盖对空覆盖发展,总之随着未来空间发展覆盖性分析将变得更为复杂,针对特定轨道、特定对象的覆盖算法并不能满足全部工程需求。为此有必要设计出可以灵活设置轨道、覆盖对象的通用覆盖分析仿真工具,为未来地面基站布设、星座构型优化以及对空或地目标监视等任务提供有力的支撑。

目前比较成熟的测控覆盖分析仿真平台为STK(Satellite Tool Kit)[M.Woodard,O.Cuevas,MAP Trajectory Design,Washington D.C.,Satellite Tool KitUser’s Conference,Georgetown.(2002).],但是其航天器模型比较固定且与外部模型的实时仿真通信的能力有限,无法定制。对于复杂大系统来说,往往需要接入多种模型在统一的管理下实现仿真的推进,STK显然不具备这样的能力。

发明内容

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