一种卫星跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种卫星跟踪方法，由于天线跟踪过境卫星进行角度标校时，计算每个空间点的角度误差是以精确轨道的卫星角位置来判别的，精确的卫星轨道数据是此标校方法的实施基础，因此必须获得测站可观测的一系列过境卫星精确轨道数据，便于标校时选择，针对动平台下对导航卫星自跟踪测角的问题进行了研究，提出了采用基于阵列天线的信号解扩和空间谱估计算法进行DOA估计的方法，该方法避免了获取动平台的姿态信息，能够自主的获取导航卫星与GPS天线的相对位置信息，从而进一步开展波束形成操作，以提高系统的抗干扰、抗多径等。抗多径等。抗多径等。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星跟踪方法


[0001]本专利技术涉及卫星跟踪术领域，具体为一种卫星跟踪方法。

技术介绍

[0002]为了测定航天器等空间目标的精确轨道，对地面雷达的测量精度要求越来越高。根据雷达误差产生的来源和性质，可以分为随机误差、系统误差、过失误差。随机误差可以用统计学的方法进行计算和分析。过失误差是由于操作、计算错误、设备工作不正常或某些部件发生故障所产生的误差，对于正常的设备，可以通过正常操作和计算来规避。系统误差是重复测试均保持同一数值，或按某一定规律变化的误差分量，可以通过特定的修正模型和正确的修正参数来消除或减小。雷达在投入使用前必须对系统误差进行修正，否则，系统误差会成为主要的误差项，影响雷达的测量精度。
[0003]无论是研究稳态部分，还是研究时变部分的重力场，都可以为地学工作者提供丰富的有关海洋和地球内部信息。高精度的稳态地球外部重力场和准确的时变重力场信息使深入研究全球水的迁移，全球气候变化以及板块运动成为可能。另外，未来空间技术的发展需要更多地利用卫星为载体或观测目标进行地学研究，而高精度、高分辨率资料获取的前提之一就是利用高度足够低的卫星作为载体，轨道确定精度要达到厘米级，这同样需要高精度中长波段地球重力场模型的支持。可以预见:随着相关学科研究的深人，将会极大地促进地球重力场研究向深度和广度发展，而使这一研究领域充满生机。

技术实现思路

[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种卫星跟踪方法，
[0005]S1：由于天线跟踪过境卫星进行角度标校时，计算每个空间点的角度误差是以精确轨道的卫星角位置来判别的，精确的卫星轨道数据是此标校方法的实施基础，因此必须获得测站可观测的一系列过境卫星精确轨道数据，便于标校时选择；
[0006]S2：天线跟踪过境卫星时，由于动态滞后，在高仰角及航捷点附近都有一定的跟踪残差，在完成跟踪并储存跟踪轨迹后，获得一组带有时标的方位/俯仰角度及对应的跟踪误差电压残差，计算各点空间角度误差时，必须先将动态滞后带来的跟踪残差扣除，因此必须有准确的角误差解调灵敏度数据，才能保证求出的空间角误差真实、准确；
[0007]S3：天线跟踪过境卫星时，无法完成对跟踪数据的实时角误差求取，因此必须在跟踪完成后求出跟踪轨迹与轨道预报轨迹的各点角误差，故在天线单脉冲自跟踪过程中应按照一定的数据率记录，记录数据至少包含以下内容：时间、跟踪方式、方位角、俯仰角、方位误差电压、俯仰误差电压等数据，跟踪完成后以文件形式保存；
[0008]S4：利用精轨卫星跟踪对天线进行角度标校时，所选择精轨卫星在天球上的轨迹应均匀分布，满足所谓的“全空域”分布条件，包括方位和俯仰的跟踪弧段，都应该覆盖技术指标对雷达设备的要求，所选精轨卫星的轨道，对于测站大地测量数据，尽量不要出现过大的角速度和角加速度；
[0009]S5：卫星的无摄运动的轨道是通过地心的一个平面椭圆，此椭圆的确定需要两个参数，即长半径α和偏心率e，确定卫星瞬时轨道位置需要一个参数，一般选取真近点角f，这三个参数就唯一地确定了卫星轨道的形状、大小和卫星瞬时轨道位置；
[0010]S6：当卫星受到太阳照射，则卫星表面吸收或者反射光子从而产生一个微小作用力，与前述的非保守力摄动不同，这个力称为太阳辐射压力，是由卫星的质量和其表面积决定的，从理论上分析，光压模型将涉及多个变量的确定，例如卫星表面材料涉及的光的吸收率与反射率，太阳光线与卫星表面的角度，但对于实际的应用，通常认为卫星的光吸收面总是垂直于太阳光线，并且预先已知卫星的反射率；
[0011]S7：基于对精轨卫星跟踪的雷达设备方案，角误差的获取是由同一时刻雷达对精轨目标的跟踪测量角度数据和精轨卫星提供的目标精轨角度数据比较而获取的，这个过程中需要对目标跟踪时产生的动态滞后电压折算成角度进行修正；对俯仰支路的大气折射进行修正。
[0012]优选的，所述在通常情况下，卫星将搭载一些仪器，以监测周围环境或用于特殊测量目的，这些有效荷载的定位与定向若直接与地固或空固坐标系联系将是困难的，为此，通过科学参考框架，可将有效荷载的相关信息表示在此坐标系，之后通过坐标系的转换将其表示到需要的坐标系统。
[0013]优选的，所述密切轨道坐标系统的原点位于卫星的质心，为了更好地研究摄动力对卫星的影响，通常三轴有两种定向方式，一种是径向、横向和轨道面法向三方向(S，T，W)，构成正交右手系；另一种是轨道切向、轨道的主法向和轨道面法向三个方向(U，N，W)，同样构成正交右手系，这种坐标系统主要用于表达卫星摄动运动方程。
[0014]优选的，所述卫星跟踪卫星观测量LSD、LSV和LSA从不同侧面反映了地球重力场信息，提取这些信息的先决条件就是建立SST观测量与地球引力位之间的关系式，然后利用SST观测资料求解引力位系数，大概有97％的引力位系数对(Cn和Sm)产生的摄动与EGM
‑
96模型截取到140阶次计算的摄动偏差的RMS，对于距离观测量大于1um，对于距离变率观测量大于0.1um/sec。
[0015]优选的，所述卫星固联坐标系的主要作用是用于定义卫星在惯性空间中的姿态，同时建立各相关有效载荷坐标系与惯性系的关系，如星载加速度计是固联在卫星质心处，其轴系相应地平行于卫星固联坐标系，在转换加速度计观测量到CIS或CTS时都需要使用SBF作为中间过渡坐标系统。
[0016]优选的，所述经验摄动与前述的摄动具有本质上的区别，前述的摄动都存在某个具体的摄动源，而经验摄动只是在定轨和有关的数据处理过程中减小或消除不符值的一种方法，这些不符值的产生是由于可能的非模型力，或是由于其他摄动力模型不够精确，其消除方法也是在多年的具体数据处理中从统计学角度总结归纳出来的，主要包括切向经验摄动和1
‑
cpr经验摄动。
[0017]优选的，所述由于地球受到太阳辐射，除了自身吸收一部分热量外，地面或海洋面将反射一部分太阳能量返回太空，同时由于地球自身的热辐射，卫星将受到地球光辐射压力(来自太阳的反射)和红外辐射压力，前者主要与太阳的位置和反射面的属性有关，当卫星与太阳、地球在一直线时，卫星将受到最大径向摄动压力，当卫星运行到昼夜交界处，则切向加速度达到最大，当卫星处在地球黑夜一面时，则地球光辐射压力为零，对于红外辐射
压力，可认为地球自身是一个辐射源，对卫星将产生一个径向摄动力。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术针对动平台下对导航卫星自跟踪测角的问题进行了研究，提出了采用基于阵列天线的信号解扩和空间谱估计算法进行DOA估计的方法，该方法避免了获取动平台的姿态信息，能够自主的获取导航卫星与GPS天线的相对位置信息，从而进一步开展波束形成操作，以提高系统的抗干扰、抗多径等；
[0020]采用雷达跟踪精轨卫星的方法来完成雷达电轴角度标校，方法简便易行，解决了传统雷达标校中远场条件限制和标校工作繁琐等问题，可满足中、大口径雷达天线的精度要求，在后续雷达设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星跟踪方法，其特征在于：S1：由于天线跟踪过境卫星进行角度标校时，计算每个空间点的角度误差是以精确轨道的卫星角位置来判别的，精确的卫星轨道数据是此标校方法的实施基础，因此必须获得测站可观测的一系列过境卫星精确轨道数据，便于标校时选择；S2：天线跟踪过境卫星时，由于动态滞后，在高仰角及航捷点附近都有一定的跟踪残差，在完成跟踪并储存跟踪轨迹后，获得一组带有时标的方位/俯仰角度及对应的跟踪误差电压残差，计算各点空间角度误差时，必须先将动态滞后带来的跟踪残差扣除，因此必须有准确的角误差解调灵敏度数据，才能保证求出的空间角误差真实、准确；S3：天线跟踪过境卫星时，无法完成对跟踪数据的实时角误差求取，因此必须在跟踪完成后求出跟踪轨迹与轨道预报轨迹的各点角误差，故在天线单脉冲自跟踪过程中应按照一定的数据率记录，记录数据至少包含以下内容:时间、跟踪方式、方位角、俯仰角、方位误差电压、俯仰误差电压等数据，跟踪完成后以文件形式保存；S4：利用精轨卫星跟踪对天线进行角度标校时，所选择精轨卫星在天球上的轨迹应均匀分布，满足所谓的“全空域”分布条件，包括方位和俯仰的跟踪弧段，都应该覆盖技术指标对雷达设备的要求，所选精轨卫星的轨道，对于测站大地测量数据，尽量不要出现过大的角速度和角加速度；S5：卫星的无摄运动的轨道是通过地心的一个平面椭圆，此椭圆的确定需要两个参数，即长半径α和偏心率e，确定卫星瞬时轨道位置需要一个参数，一般选取真近点角f，这三个参数就唯一地确定了卫星轨道的形状、大小和卫星瞬时轨道位置；S6：当卫星受到太阳照射，则卫星表面吸收或者反射光子从而产生一个微小作用力，与前述的非保守力摄动不同，这个力称为太阳辐射压力，是由卫星的质量和其表面积决定的，从理论上分析，光压模型将涉及多个变量的确定，例如卫星表面材料涉及的光的吸收率与反射率，太阳光线与卫星表面的角度，但对于实际的应用，通常认为卫星的光吸收面总是垂直于太阳光线，并且预先已知卫星的反射率；S7：基于对精轨卫星跟踪的雷达设备方案，角误差的获取是由同一时刻雷达对精轨目标的跟踪测量角度数据和精轨卫星提供的目标精轨角度数据比较而获取的，这个过程中需要对目标跟踪时产生的动态滞后电压折算成角度进行修正；对俯仰支路的大气折射进行修正。2.根据权利要求1所述的一种卫星跟踪方法，其特征在于：所述在通常情况下，卫星将搭载一些仪器，以监测周围环境或用于特殊测量目的，这些有效荷载的定位与定向若直接与地固或空固坐标系联系将是困难的，为此，通过科学参考框...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓伟，
申请(专利权)人：朱晓伟，
类型：发明
国别省市：