基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114282166A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202111576943.5G01C1/00(2006.01)(22)申请日2021.12.22(71)申请人中国西安卫星测控中心地址710043陕西省西安市新城区咸宁东路462号(72)发明人张力军杨帆刘军锋史艳阳徐建董文亮黄华锋汪筱阳刘伟党常平史兼郡黄先静(74)专利代理机构西安亚信智佳知识产权代理事务所(普通合伙)61241代理人张西娟(51)Int.Cl.G06F17/16(2006.01)G06F17/11(2006.01)G01C21/24(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法(57)摘要本公开实施例是关于一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法，计算方法包括以下步骤：建立地面站跟踪卫星的测角观测模型；根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型；根据所述关联模型得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式。本实施例中的基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法，仅根据接收高轨目标下行信号时的观测方位、俯仰角度推算目标卫星的空间位置，能够快速计算出目标经度，所需数据量少，精度较高。变轨判别方法，能够快速计算出目标经度，并根据目标经度变化，判断目标机动变轨情况，计算所需数据少、经度计算快，具备很强的可嵌入性和可移植性，可用于高轨目标搜索定位、变轨告警、接力跟踪等。CN114282166ACN114282166A权利要求书1/2页1.一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：建立地面站跟踪卫星的测角观测模型；根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型；根据所述关联模型得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述建立地面站跟踪卫星的测角观测模型，包括：根据假设的地固系到地面站地平坐标系的转换矩阵得到卫星相对地面站的位置矢量；得到所述地固系到地面站地平坐标系的转换矩阵；根据所述转换矩阵得到测角观测方程。3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，假设地固系e系到地面站地平坐标系mT系的转换矩阵为则卫星相对地面站的位置矢量ρm＝[xmymzm]在地面站地平坐标系表示为：其中，rsat和R分别为卫星和地面站在地固系中的位置矢量；经坐标转换可得：式中，λ和分别为地面站的大地经度和大地纬度；测角观测方程为：式中，A和E分别为地面站对卫星的观测方位角和仰角。4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述根据所述测角观测模型建立卫星空间位置变化与设备指向变化关联模型，包括：根据转换矩阵和测角观测方程得到偏导数矩阵：地球同步卫星在地固系中的位置矢量rsat表示为：2CN114282166A权利要求书2/2页式中，rsat为地心距，λsat和分别为定点经度和纬度，继续推导，得到：卫星定点经度和纬度变化对地面站观测方位角和仰角变化关系如下：然后得到如下矩阵形式：式中，为环境函数矩阵。5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，根据所述环境函数矩阵得到测角变化表征卫星定点经度变化关系式：6.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，所述环境函数矩阵的数值与地面站站址和卫星的经纬度相关。7.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述卫星为高轨卫星。8.基于环境函数矩阵的卫星机动变轨判别方法，其特征在于，包括以下步骤：采用权利要求1‑7任一项所述的计算方法计算出目标卫星的经度变化；根据所述经度变化得到卫星经度位置递推公式：λ新＝λ旧+Δλsat，式中，λ新表示卫星位置变化后的经度，λ旧表示卫星位置变化前的经度；根据所述递推公式实时连续计算得到卫星经度位置，然后计算得到漂移率；比对目标卫星的空间位置和所述漂移率的变化情况，判断所述目标卫星是否变轨。9.根据权利要求8所述的判别方法，其特征在于，当所述漂移率大于预设漂移率时，则判定所述目标卫星变轨。10.根据权利要求9所述的判别方法，其特征在于，所述预设漂移率为0.0128°±0.0003°/(km·d)。3CN114282166A说明书1/8页基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法技术领域[0001]本公开实施例涉及航天测量技术领域，尤其涉及一种基于环境函数矩阵的卫星经度计算方法、变轨判别方法。背景技术[0002]目前，地基空间目标监视手段主要包括：雷达、光学、电磁侦收设备、测控设备等。传统技术中，地面设备对高轨卫星跟踪观测主要通过标准测距音、上行测量帧或者反射式雷达等方式获取测距或测角等数据，且一般需要经过长弧段(大于2小时)的数据采集、多站联合定轨