[发明专利]基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法及设备

说明书

本发明提供了一种基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法及设备，包括：步骤1、输入目标覆盖区域，对区域进行六边形离散化处理；步骤2、读入星座中每颗卫星参数，利用轨道六根数计算星下点轨迹；步骤3、利用视线方程计算出每颗卫星的对地覆盖模型，进行实时仿真计算；步骤4、随机选取特定时刻计算星座瞬时对目标区域覆盖率，并计算平均覆盖率；步骤5、以计算得到的平均覆盖率为优化目标，采用改进的模拟退火算法，搜索满足该目标且所需卫星数目最少的构型。本发明通过基于六边形离散化技术和模拟退火算法建立了相应的求解模型，对满足最大观测面积需求的星座构型进行优化设计，并且可以输出多种不同卫星星座构型以供选择。

技术领域

本发明实施例涉及遥感技术领域，尤其涉及一种基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法及设备。

背景技术

卫星对地成像覆盖技术应用广泛且具有重要意义。在星座优化设计过程中，需要使用多颗成像卫星协同对单个较大的区域目标进行成像观测。为保证卫星对特定目标或区域的覆盖，同时减少完成任务所需成本，设计合理的卫星对地成像覆盖星座分布十分重要。如在一个短的时间区内，用户部门急需某一个较大区域的影像数据，但由于给定的时间过短，且覆盖机会的数量较少，即使使用全部的覆盖机会，也无法将该区域完整地拍摄下来。因此，开发一种基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法，包括：步骤1、输入目标覆盖区域，对区域进行六边形离散化处理；步骤2、读入星座中每颗卫星参数，利用轨道六根数计算星下点轨迹；步骤3、利用视线方程计算出每颗卫星的对地覆盖模型，进行实时仿真计算；步骤4、随机选取特定时刻计算星座瞬时对目标区域覆盖率，并计算平均覆盖率；步骤5、以计算得到的平均覆盖率为优化目标，采用改进的模拟退火算法，搜索满足该目标且所需卫星数目最少的构型。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法，所述步骤2中的利用轨道六根数计算星下点轨迹，包括：

其中，a为轨道高度，e为轨道倾角，Ω为升交点赤径，i为偏心率，ω为近地点幅角，M为真近点角，λ为星下点位置参数赤经，为赤纬，t为当前时刻，t₀为初始时刻为，S_GO为格林尼治恒星时，f为卫星真近点角，w_E为地球自转平运动速度,R_e为地球平均赤道半径，n为当前时刻卫星角速度，J₂为地球摄动常数。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法，在所述利用轨道六根数计算星下点轨迹之后，还包括：

其中，T为卫星运行周期，Δλ_2π为经差。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于实时覆盖面积评估的卫星星座构型方法，所述步骤4中的随机选取特定时刻计算星座瞬时对目标区域覆盖率，包括：判断各六边形网格与卫星覆盖带相交情况,以有交六边形网格数除以全部网格数作为当前时刻覆盖率,通过随机选取不同时刻的卫星运行情况计算瞬时覆盖率，然后计算瞬时覆盖率的平均值得到平均覆盖率。