【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，属于卫星导航星座仿真领域。
技术介绍
1、导航卫星可见性分析是卫星定位、经度因子(dop)值计算、卫星无线电导航业务(rnss)系统间兼容性分析等功能必不可少的步骤，通过对导航星座的卫星可见性分析，获得卫星在天空中的分布和可用性，进而优化卫星导航系统的设计和性能。
2、目前对导航卫星可见性的仿真计算方法，主要包括借助美国分析图形有限公司(agi)研制的卫星工具包stk(satellite tool kit)和导航接收机中通过把在地心地固(ecef)坐标系中卫星的位置转换到经纬高坐标系再转换到东北天坐标系，最后在东北天坐标系下计算卫星离轴角和用户仰角并判断可见性。
3、申请公布号为cn106970398a，名称为“顾及卫星遮挡条件的卫星可见性分析及星历预报方法”的专利申请，其中卫星可见性分析方法是计算卫星在协议地球坐标系中的地心坐标，再将该卫星坐标转换到站心坐标系，再求卫星的高度角和方位角，该方法的缺点是限制了计算卫星坐标需要在协议地球坐标系，并且在进行可见性分析时需要对卫星进行坐标转换。
4、阿联酋的导航卫星nsat01.001与传统导航卫星不同，它只在对al ain地球站可见的情况下才发射信号并且其卫星的波束朝向不是地心而是指向al ain地球站，印度的irnss系统的igso卫星的波束总是指向(83°e，5°n)而非地心，针对这两种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，现有其他专利、论文没有给出对应的方法。
1、本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提出了一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，旨在解决卫星波束指向某一固定地球站的情况下，卫星与地面用户的可见性分析方法。
2、本专利技术采取的技术方案包括如下步骤：
3、一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，当卫星波束指向固定站点且一直播发信号的情况下执行s1、s2、s3、s6和s7；当卫星波束指向固定站点且卫星只在与固定地球站可见时才播发信号的情况下执行s1-s7；具体步骤如下：
4、s1，设置仿真条件，包括读取卫星星历参数、设定波束指向的固定地球站坐标、要仿真的地面栅格点起始和结束的经度和纬度以及经度和纬度的步进精度、卫星遮蔽角为el、仿真起始时刻t0、仿真时间间隔tstep和仿真总次数nt，并初始化当前仿真次数i＝0；
5、s2，根据仿真起始时刻t0、仿真时间间隔tstep和当前仿真次数i计算当前仿真时刻ti；
6、s3，在同一坐标系下计算当前仿真时刻ti时卫星的坐标与地球站坐标
7、s4，根据ti时的卫星坐标与地球站坐标计算卫星的仰角el_center；
8、s5，判断ti时卫星对地球站是否可见，将当前的卫星仰角el_center和卫星遮蔽角el进行比较，若el_center＜el，则当前仿真时刻卫星对地球站不可见，因此卫星不播发信号，认为卫星对地面所有栅格点不可见，执行s7；若el_center≥el，则认为卫星对地球站可见，执行s6；
9、s6，在当前仿真时刻ti，根据s1设置的仿真条件及s3的计算结果进行卫星与设置的地面所有栅格点可见性分析；
10、s7，令i＝i+1，然后判断当前仿真次数i是否大于nt，若i＞nt则算法结束输出卫星与地面栅格点在所有仿真时刻的可见性分析结果，否则返回执行步骤s2。
11、进一步的，s4具体包括如下步骤：
12、s41，计算从固定地球站指向卫星的向量
13、
14、其中o为地心，坐标为(0，0，0)；
15、s42，计算从地球站指向卫星的向量与从地球站指向地心的向量之间的夹角∠sco，计算公式为：
16、
17、s43，计算ti时刻卫星仰角el_center为：
18、
19、进一步的，s6具体包括如下步骤：
20、s61，根据起始经度、结束经度和经度步进精度计算地面栅格点要仿真的经度个数nlon，同时，根据起始纬度、结束纬度和纬度步进精度计算地面栅格点要仿真的纬度个数nlat，并设置当前经度仿真次数为零且纬度仿真次数为零；
21、s62，计算当前要仿真的地面栅格点对应的经度lon和纬度lat：
22、lon＝lonstart+lonstep×i_lon
23、其中，lonstart为起始经度，lonstep为经度步进精度，i_lon为当前经度仿真次数；
24、lat＝latstart+latstep×i_lat
25、其中，latstart为起始纬度，latstep为纬度步进精度，i_lat为当前纬度仿真次数；
26、s63，将当前地面栅格点的经度、纬度和高度转换到与卫星位置相同的坐标系下，得到地面栅格点位置坐标为
27、s64，计算ti时刻卫星离轴角、仰角和卫星与地面栅格点间的距离：
28、计算从卫星指向地球站的向量
29、
30、计算从卫星指向地面栅格点的向量
31、
32、卫星离轴角α为向量与的夹角：
33、
34、计算从地面栅格点指向卫星的向量与从地面栅格点指向地心的向量之间的夹角为∠suo，计算公式为：
35、
36、卫星仰角el为：
37、
38、卫星与地面栅格点间的距离d为：
39、
40、s65，执行i_lat＝i_lat+1，然后判断当前仿真次数i_lat是否大于nlat，若i_lat≤nlat则返回执行s62，否则i_lon＝i_lon+1，并判断i_lon是否大于nlon，若i_lon≤nlon则返回执行s62，否则得到当前时刻所有地面栅格点可见性分析结果。
41、本专利技术的有益效果在于：
42、1.本专利技术提出的可见性分析方法可以解决卫星波束指向非地心而是某一固定站点的情况下，卫星与地面用户的可见性分析方法。
43、2.本专利技术方法不限制卫星必须在某一种坐标系下，即可以使用任何卫星轨道外推算法获得卫星位置，只要保证卫星与地面用户二者计算时在同一坐标系下，就可进行可见性分析，无需通过多次坐标转换，利用向量间关系即可计算出卫星的离轴角、仰角、卫星与用户间的距离，将可见性分析抽象为向量间关系使得可见性分析方法易于理解，计算复杂度低，普适性高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，其特征在于，当卫星波束指向固定站点且一直播发信号的情况下执行S1、S2、S3、S6和S7；当卫星波束指向固定站点且卫星只在与固定地球站可见时才播发信号的情况下执行S1-S7；具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，其特征在于，S4具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，其特征在于，S6具体包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种卫星波束指向固定站点的可见性分析方法，其特征在于，当卫星波束指向固定站点且一直播发信号的情况下执行s1、s2、s3、s6和s7；当卫星波束指向固定站点且卫星只在与固定地球站可见时才播发信号的情况下执行s1-s7；具体步骤如下...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥钰，崔淼，蔚保国，伍蔡伦，易卿武，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。