[发明专利]一种卫星飞临时刻与拍摄范围的计算方法

说明书

本发明公开了一种卫星飞临时刻与拍摄范围的计算方法，根据卫星星历的结构，首行数据为卫星名称；后面两行存储了卫星相关数据用于确定给定历元时刻下绕地运行空间目标的轨道根数；根据两行根数的第一行平均运动的一阶时间导数，使用这个数据计算卫星在轨道上的具体位置；平均运动的二阶时间导数，用来计算每一天平均运动的变化带来的轨道位移，使用该参数，能预测卫星的在轨位置，进而能进行飞临时刻模拟；人造地球卫星运转周期T秒与圆轨道半径或椭圆轨道半长轴R米之间的关系计算轨道周期和长半轴，进而计算轨道速度。

技术领域

本发明属于卫星轨道计算领域，具体涉及一种卫星飞临时刻与拍摄范围的计 算方法。

背景技术

为解决卫星轨道可视化，面向各行业定制应用并快速分发卫星数据而提出的 问题，卫星轨迹(卫星轨道)是一个很复杂的系统，涉及到天体参数、卫星参数 也很多。包括飞行速度、低轨道、高轨道、顺行轨道、逆行轨道、赤道轨道、地 球同步轨道等等。过去通常技术门槛比较高，面向行业的应用难以快速解决卫星 数据来源与定制；现有技术中行业应用的卫星数据定制需向相关部门申请，由国 家相关部门定向提供，难以普及面向更多行业。

发明内容

发明目的：本发明提供一种可对任意时刻卫星飞临位置进行模拟并确定拍摄 范围的卫星飞临时刻与拍摄范围的计算方法。

技术方案：一种卫星飞临时刻与拍摄范围的计算方法，包括以下步骤：

步骤1，根据卫星星历的结构，首行数据为卫星名称；后面两行存储了卫星 相关数据用于确定给定历元时刻下绕地运行空间目标的轨道根数；根据两行根数 的第一行平均运动的一阶时间导数，使用这个数据计算卫星在轨道上的具体位置；

步骤2，平均运动的二阶时间导数，用来计算每一天平均运动的变化带来的 轨道位移，使用该参数，能预测卫星的在轨位置，进而能进行飞临时刻模拟；

步骤3，人造地球卫星运转周期T秒与圆轨道半径或椭圆轨道半长轴R米之间 的关系计算轨道周期和长半轴，进而计算轨道速度。

具体地，所述计算卫星在轨道坐标系中的位置，首先建立一个轨道坐标系， 该坐标系的坐标原点位于地心，X”、Y”位于轨道平面上，Z”轴和轨道平面 的法线矢量重合，轨道坐标系是一个右手坐标系。计算步骤如下：

步骤1，用下式计算平近点角M

M＝n(t-t₀)

其中，t为卫星过近地点的时刻；n为卫星的平均角速度，用下式计算：

a为轨道椭圆的长半径，μ＝GM＝3.986005x 10¹⁴m³/s²；G为引力常数， M为地球质量；

步骤2，代入开普勒方程反复迭代，直至|E_i+1-E_i|πε时为止；当偏心率很 小时，迭代法的收敛速度很快

步骤3，计算卫星至地心的距离r

r＝a(1-ecosE)

步骤4，计算真近点角θ

步骤5，计算卫星在轨道坐标系中的坐标

X”＝r·cosθ

Y”＝r·sinθ

Z”＝0。

具体地，所述跳过步骤3、4直接计算：