[发明专利]基于特征点分析IGSO卫星对区域覆盖弧段的方法

说明书

本发明提供一种基于特征点分析IGSO卫星对区域覆盖弧段的方法，过程为：根据给定的初始时刻和轨道参数，并设定时间步长，计算指定时段内每间隔时间步长的各时刻对应的卫星在地心惯性系中的位置；根据给定的目标区域，确定其对应的标志点；判断在指定时段内每间隔时间步长的各时刻，IGSO卫星是否可以对目标区域进行覆盖，记录下可以覆盖所对应的时刻，根据记录的时刻形成覆盖弧段；IGSO卫星是否可以对目标区域进行覆盖为：根据卫星位置计算各标志点对应的临界张角和卫星张角来判断，当存在一个标志点对IGSO卫星不可见时，则认为IGSO卫星在对应时刻不可以对目标区域进行覆盖。根据获取的IGSO卫星对区域覆盖弧度，指导后续利用IGSO卫星进行星地通信的实际工程应用。

技术领域

本发明涉及一种基于特征点分析IGSO卫星对区域覆盖弧段的方法，属于天基导航与通信技术领域。

背景技术

IGSO指的是地球倾斜同步轨道，由于其轨道周期与地球自转周期相同且具有一定倾角，在地面投影为类似8字型的闭合曲线。IGSO卫星的覆盖范围连续变化，当倾角大于一定值时，IGSO卫星可实现对两极地区的覆盖，因此较GEO卫星更有优势。目前我国在轨IGSO卫星的应用领域主要为导航，后续可以考虑为包括极区在内的大范围目标区域提供通信服务。

传统的通信任务中，GEO卫星的覆盖区与地面相对静止，对于区域目标的覆盖能力不随时间变化；导航任务中，对于区域的导航性能分析时，要分别计算区域内每个采样点对应的几何定位因子；这些方法都不适于直接用于分析IGSO卫星对区域目标的连续覆盖能力。

采用高频段的卫星天线通常为窄波束，依靠天线指向调整功能实现对目标区域的覆盖。实际应用中，目标区域在多数情况下为不规则形状，针对目标区域的覆盖能力分析需要在保证准确性的基础上提高分析效率，因此，需要研究一种基于特征点分析IGSO卫星对区域覆盖弧段的方法，以适应由于IGSO卫星轨道位置变化引起的覆盖情况变化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于标志点分析IGSO卫星对区域覆盖弧段的方法，解决了导航任务中区域所有采样点几何定位因子计算方法和通信任务中GEO卫星覆盖能力分析方法不能适用于IGSO卫星区域目标覆盖能力分析的缺陷，能够在满足地面仰角和卫星张角约束的情况下，针对地面指定不规则区域分析卫星可以实现连续覆盖的时段，在保证正确性的基础上实现计算效率的提升，根据获取的IGSO卫星对区域覆盖弧度，指导后续利用IGSO卫星进行星地通信的实际工程应用。

本发明的技术方案是：

一种基于特征点分析IGSO卫星对区域覆盖弧段的方法，具体过程为：

根据给定的初始时刻和轨道参数，并设定时间步长，基于轨道动力学方程，计算指定时段内每间隔所述时间步长的各时刻对应的卫星在地心惯性系中的位置；

根据给定的目标区域，确定其对应的标志点；

判断在指定时段内每间隔所述时间步长的各时刻，IGSO卫星是否可以对目标区域进行覆盖，记录下可以覆盖所对应的时刻，根据记录的时刻形成覆盖弧段；

所述IGSO卫星是否可以对目标区域进行覆盖的判断依据为：根据卫星位置计算各标志点对应的临界张角和卫星张角来判断，当存在一个标志点对IGSO卫星不可见时，则认为IGSO卫星在该时刻不可以对目标区域进行覆盖。

进一步地，本发明所述设定时间步长可调整，默认情况可设置为1min。

进一步地，本发明所述根据给定的目标区域，确定其对应的标志点为：

根据设定的间隔，对目标区域边界的各点进行经纬度取值，使得顺序连接各点形成的闭合区域完全包含目标区域；

在获得的边界点中，确定纬度最小点记为A，若存在n点纬度相等，则分别记为A1、A2……An；