【技术实现步骤摘要】
本申请涉及天文导航，特别是涉及一种考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法和装置。
技术介绍
1、星光折射是指当来自恒星的光线经过地球大气层时，由于大气层中大气折射指数的变化，导致光线传播方向发生偏折的过程。这一现象使得航天器临边观测到的恒星视位置比其在空间中的实际位置稍高。在星光大气折射导航系统的地面仿真中，需要对这一折射过程进行高精度模拟。航天器将模拟的高精度星光折射角信息作为观测值，从而实现后续的导航解算。
2、通常，在星光大气折射导航系统的地面仿真中，选择简化星光穿越大气的折射过程，将三维折射过程简化为二维系统。同时，仅考虑气象数据在高度上的变化，假设其与时间、经度和纬度无关。因此，难以保证高精度的星光折射模拟结果。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够确保星光折射角等折射信息的模拟精度满足星光大气折射导航场景需求的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法和装置。
2、一种考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，该方法包括：
3、步骤s1：根据星光大气折射导航地面仿真系统的仿真场景时间，通过当前时间的全球再分析数据集，构建全球大气折射指数场。
4、步骤s2：根据全球大气折射指数场，计算星光路径更新中感兴趣插值点处的折射指数。
5、步骤s3：根据感兴趣插值点处的折射指数，计算星光路径更新中感兴趣插值点处在纬度、经度与径向方向上的折射指数梯度。
6、步骤s4：构建基于三维程
7、步骤s5：根据星光折射过程中的切线方法，计算星光路径更新中的星光折射角。
8、一种考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟装置，该装置包括：
9、全球大气折射指数场构建模块，用于根据星光大气折射导航地面仿真系统的仿真场景时间，通过当前时间的全球再分析数据集，构建全球大气折射指数场。
10、感兴趣插值点处的折射指数计算模块，用于根据全球大气折射指数场，计算星光路径更新中感兴趣插值点处的折射指数。
11、折射指数梯度计算模块，用于根据感兴趣插值点处的折射指数，计算星光路径更新中感兴趣插值点处在纬度、经度与径向方向上的折射指数梯度。
12、基于三维程函方程的星光折射模型路径更新模块，用于构建基于三维程函方程的星光折射路径模型，采用数值计算方法计算基于三维程函方程的星光折射模型的更新路径。
13、星光路径更新中的星光折射角计算模块，用于根据星光折射过程中的切线方法，计算星光路径更新中的星光折射角。
14、上述考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法和装置，所述方法包括：根据星光大气折射导航地面仿真系统的仿真场景时间，通过当前时间的全球再分析数据集，构建全球大气折射指数场；计算星光路径更新中感兴趣插值点处的折射指数；然后，计算星光路径更新中感兴趣插值点的折射指数梯度；采用数值计算方法计算基于三维程函方程的星光折射模型的更新路径；根据星光折射过程中的切线方法，计算星光路径更新中的星光折射角。本方法避免了二维系统对于星光折射过程的简化，能够高精度模拟三维空间中的星光折射过程；考虑三维折射指数分布特性，高精度模拟在纬度、经度与径向的折射指数梯度对星光折射过程的影响，高精度了体现星光折射过程中三维路径几何特性。
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1.一种考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤S2包括：根据所述全球大气折射指数场，计算星光路径更新中感兴趣插值点处的折射指数为：
3.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤S3包括：根据所述感兴趣插值点处的折射指数，计算星光路径更新中感兴趣插值点在纬度方向上的折射指数梯度为：
4.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤S4包括：构建基于三维程函方程的星光折射路径模型为：
5.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤S5包括：建立球坐标系；球坐标系中星光方向的切线矢量为：
6.根据权利要求5所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，所述笛卡尔直角坐标系中星光折射角变化量为：
7.一种考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
8.根据权利要求7所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟装置，其特征在于，感兴趣插值点处的折射指数计算模块，还用于根据所述全球大气折射指数场，计算星光路径更新中感兴趣插值点处的折射指数为：
9.根据权利要求7所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟装置，其特征在于，折射指数梯度计算模块，还用于根据所述感兴趣插值点处的折射指数，计算星光路径更新中感兴趣插值点在纬度方向上的折射指数梯度为：
10.根据权利要求7所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟装置，其特征在于，基于三维程函方程的星光折射模型路径更新模块，还用于构建基于三维程函方程的星光折射路径模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤s2包括：根据所述全球大气折射指数场，计算星光路径更新中感兴趣插值点处的折射指数为：
3.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤s3包括：根据所述感兴趣插值点处的折射指数，计算星光路径更新中感兴趣插值点在纬度方向上的折射指数梯度为：
4.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤s4包括：构建基于三维程函方程的星光折射路径模型为：
5.根据权利要求1所述的考虑三维折射指数分布特性的星光折射模拟方法，其特征在于，步骤s5包括：建立球坐标系；球坐标系中星光方向的切线矢量为：
6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张洪波，颜旭，王鼎杰，杨行，汤国建，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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