一种船载测控设备遮挡余量实时计算及二维显示方法技术

本发明专利技术涉及一种船载测控设备遮挡余量实时计算及二维显示方法，包括整体视图和分设备视图；其中整体视图可实时观察航向与各设备方位角、俯仰角以及遮挡余量的联动变化，据此可以直观得出船舶转向是否合理的结论；分设备视图用于全程监视测控弧段内该设备是否落入和绕开了阴影区域，据此可以直观判断分设备是否进入遮挡区；本发明专利技术采用数据与显示分离的方法，设计了通用的数据库表格，实现了天线遮挡数据的可配置性、天线设备数据显示的可选择性以及船姿船位数据源的可选择性，适用于各船不同设备。该方法能实时计算和显示天线设备的遮挡余量，并通过二维图形实时显示，为判断船载天线跟踪时是否被遮挡提供决策信息。天线跟踪时是否被遮挡提供决策信息。天线跟踪时是否被遮挡提供决策信息。

【技术实现步骤摘要】
一种船载测控设备遮挡余量实时计算及二维显示方法


[0001]本专利技术涉及航天测量工况设计领域，涉及一种船载天线设备遮挡余量实时计算及二维显示方法，该方法通过实时获取船载天线设备的方位、俯仰等信息，结合航向信息，实时计算和显示天线设备的遮挡余量，为判断各天线跟踪时是否被遮挡提供决策信息。

技术介绍

[0002]海上活动测控平台是船舶与特装系统包括测控、通信设备的有机结合。各种大型试验设备沿平台艏艉线密集架设，电磁信号容易受到相互之间天线外罩以及烟囱、船桅、桥楼等船体建筑的遮挡和反射，影响信号强度，产生干扰，进而影响测量精度。为保证设备性能，航天测控任务在设计时，根据目标理论飞行轨迹，合理规划船位和天线指向，避开遮挡区域。如果任务海域受限，或者目标仰角过低、机动范围过大等原因，遮挡问题不可避免，需研究遮挡预报模型，在任务实施过程中，实时计算和监视遮挡余量，采取变航向等应对措施，保持目标全程通视和通信畅通，从而保证弧段任务顺利完成。
[0003]遮挡余量的含义：遮挡面积同遮挡物的位置、高度、宽度以及二者几何关系等因素相关，可表示为遮挡函数。假设遮挡物处于静止状态，从被遮挡设备的视角看，遮挡阴影在被遮挡设备的方位角和俯仰角满足一定关系时才会出现，因此可将遮挡关系看作关于方位角x和俯仰角y的函数。遮挡余量的含义是：在当前俯仰角下，当前方位指向与最近的阴影边缘的距离(单位为
°
)。当遮挡余量为负时，表示落入阴影区；当遮挡余量取值为最大值360
°
时，表示360
°
方向都无遮挡。
[0004]图1示意了一个典型的天线遮挡方位图，其中的遮挡区域描述方式示意如下：
[0005](1)方位角在(20
°
～160
°
、－20
°
～－160
°
)范围内，仰角＞－5
°
无遮挡。
[0006](2)方位角在0～
±
20
°
范围内，仰角＞33
°
无遮挡。
[0007](3)方位角在(160
°
～200
°
)范围内，仰角＞24
°
无遮挡。
[0008]为了避免遮挡，应尽量保持或者增大遮挡余量。增大遮挡余量有两种策略：一是提高俯仰角，二是改变方位指向。对于第一种策略，在保持对目标跟踪的前提下，理论上可通过船体倾斜来增大俯仰角的值，但这种方法可操作性不强，在海浪环境下维持倾斜动作也比较困难；对于第二种策略，利用船体转向可实现天线方位角的平移，这种方法容易操作，且航向变化的角速度和航向变化范围都相对可控，因此对于存在遮挡风险的任务，一般采取变航向测量的策略来应对。
[0009]变航向测量的要素包括起始时刻、转向方向、转向角速度、转向范围。这4个要素都同遮挡余量密切相关，要准确控制这4个要素，实现遮挡规避，就需要实时计算、监视、预测遮挡余量。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供了一种船载天线设备遮挡余量实时计算及二维显示方法，该方法可用于多个船载天线设备遮挡余量的实时计算和显
示。本专利技术采用时间驱动的方式实时计算设备遮挡余量，计算频率为1Hz。
[0011]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种船载天线设备遮挡余量实时计算及二维显示方法，所述方法包括以下步骤：
[0012]步骤A、数据库设计：包括相互关联的《天线遮挡区域描述表》、《天线设备标识表》、《船姿船位数据表》；按照一定顺序和规则读取数据库表，对数据库表中的数据进行合法性检查；
[0013]步骤B、显示画面设计：包括整体视图和分设备视图，两者互为补充，整体视图用于实时观察航向与各设备方位角、俯仰角以及遮挡余量的联动变化，可以直观得出船舶转向是否合理的结论；分设备视图用于全程监视测控弧段内该设备是否落入和绕开了阴影区域；
[0014]步骤C、遮挡余量计算：(1)采用俯视投影坐标系，绘制出单台设备的遮挡区域以及设备指向轴的投影曲线；(2)采用360
°
表盘绘制设备的方位角，从表盘中心引出的方位指示线指示设备的实际方位角，该指示线的径向长度指示设备的实际俯仰角； (3)表盘的径向方向表示俯仰角，从圆盘中心往外，俯仰角逐渐变大，0
°
俯仰角在径向长度的1/2处；
[0015]步骤D、数据二维显示：将接收到的数据进行时标整理和对齐，在整秒点统一计算各设备的遮挡余量并在整体视图和分视图上实时显示；若遮挡余量过小或有变为负的趋势，将在界面上提示报警并给出转向建议。
[0016]优选地，所述《天线遮挡区域描述表》包括7个字段，字段“区域标识号”为主键，每个遮挡区域均配置一个标识号，同一副天线可有多个“区域标识号”，这几个区域共同组成该天线的遮挡区域；每个遮挡区域由字段“前左方位角”、“前右方位角”、“后右方位角”、“后左方位角”、“俯仰角”共同组成，字段“天线标识号”为外键，用于指向《天线设备标识表》；
[0017]所述《天线设备标识表》存储测量平台天线设备的基础信息，包括天线标识号、天线名称、天线数据标识码、是否计算和船姿船位标识号，其中字段“天线数据标识码”用于从网络数据中识别出该天线的方位、俯仰数据；字段“船姿船位标识号”为外键，指向《船姿船位数据表》，用于指定该天线配套的船姿船位设备；
[0018]所述《船姿船位数据表》，存储船姿船位设备的基础信息，当存在多套船姿船位测量设备，实际计算时选用其中一套测量设备的数据，包括作为主键的“船姿船位标识号”，“船姿船位设备名称”和“船姿船位设备标识码”。
[0019]优选地，步骤A具体包括1)按“天线标识号”分类读取《天线遮挡区域描述表》，读取时同时按照俯仰角从小到大排序，生成每副天线的遮挡区域数组，形成如下形式的数据：{天线标识号,[前左方位角、前右方位角、后右方位角、后左方位角、俯仰角]+
}，其中的“+”号表示该数据有多组；
[0020]2)按“天线标识号”从小到大排序读取《天线设备标识表》，把其中的“天线数据标识码”从十六进制转换为十进制；根据其中的“船姿船位标识号”，从《船姿船位数据表》中读取对应的记录，把“船姿船位设备标识码”与该“天线标识号”相关联；
[0021]优选地，方位角的大小关系为：
[0022]前左方位角≤前右方位角≤后右方位角≤后左方位角。
[0023]优选地，所述步骤B中的整体视图包括统计《天线设备标识表》中字段“是否计算”为TRUE的记录个数，按照“天线标识号”从小到大的顺序，在视图的左部分依次绘制各设备
的遮挡余量简图；视图的右部分依次显示测量平台的航向信息，各设备的方位数据、俯仰数据以及遮挡余量数据。
[0024]优选地，所述步骤B中的分设备视图数量与整体视图中的遮挡余量简图个数一致，每个分设备视图仅设备数据和遮挡数据不同，显示方式完全一致本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船载天线设备遮挡余量实时计算及二维显示方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤A、数据库设计：包括相互关联的《天线遮挡区域描述表》、《天线设备标识表》、《船姿船位数据表》；按照一定顺序和规则读取数据库表，对数据库表中的数据进行合法性检查；步骤B、显示画面设计：包括整体视图和分设备视图，两者互为补充，整体视图用于实时观察航向与各设备方位角、俯仰角以及遮挡余量的联动变化，可以直观得出船舶转向是否合理的结论；分设备视图用于全程监视测控弧段内该设备是否落入和绕开了阴影区域；步骤C、遮挡余量计算：(1)采用俯视投影坐标系，绘制出单台设备的遮挡区域以及设备指向轴的投影曲线；(2)采用360
°
表盘绘制设备的方位角，从表盘中心引出的方位指示线指示设备的实际方位角，该指示线的径向长度指示设备的实际俯仰角；(3)表盘的径向方向表示俯仰角，从圆盘中心往外，俯仰角逐渐变大，0
°
俯仰角在径向长度的1/2处；步骤D、数据二维显示：将接收到的数据进行时标整理和对齐，在整秒点统一计算各设备的遮挡余量并在整体视图和分视图上实时显示；若遮挡余量过小或有变为负的趋势，将在界面上提示报警并给出转向建议。2.根据权利要求1所述的一种船载天线设备遮挡余量实时计算及二维显示方法，其特征在于：所述《天线遮挡区域描述表》包括7个字段，字段“区域标识号”为主键，每个遮挡区域均配置一个标识号，同一副天线可有多个“区域标识号”，这几个区域共同组成该天线的遮挡区域；每个遮挡区域由字段“前左方位角”、“前右方位角”、“后右方位角”、“后左方位角”、“俯仰角”共同组成，字段“天线标识号”为外键，用于指向《天线设备标识表》；所述《天线设备标识表》存储测量平台天线设备的基础信息，包括天线标识号、天线名称、天线数据标识码、是否计算和船姿船位标识号，其中字段“天线数据标识码”用于从网络数据中识别出该天线的方位、俯仰数据；字段“船姿船位标识号”为外键，指向《船姿船位数据表》，用于指定该天线配套的船姿船位设备；所述《船姿船位数据表》，存储船姿船位设备的基础信息，当存在多套船姿船位测量设备，实际计算时选用其中一套测量设备的数据，包括作为主键的“船姿船位标识号”，“船姿船位设备名称”和“船姿船位设备标识码”。3.根据权利要求1所述的一种船载天线设备遮挡余量实时计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊瑞海，饶爱水，李祥明，胡上成，冯林溪，毛文，侯亚威，胡健，裴澍炜，王玮，
申请(专利权)人：中国卫星海上测控部，
类型：发明
国别省市：