CN112540390B - 一种航天器的跟踪预报计算方法及装置 - Google Patents

一种航天器的跟踪预报计算方法及装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种航天器的跟踪预报计算方法及装置，涉及卫星定位技术领域，能够解决目前的航天器的跟踪预报计算方法存在计算速度和计算精度无法兼顾的问题。具体技术方案为：获取预设时间内的航天器星历数据；按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值；根据俯仰角数值计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。本发明用于进行航天器的跟踪预报。

Description

一种航天器的跟踪预报计算方法及装置
技术领域
本公开涉及卫星定位技术领域，尤其涉及一种航天器的跟踪预报计算方法及装置。
背景技术
随着商业航天事业的蓬勃发展，航天器的数目越来越多，使用测控设备对航天器进行跟踪的业务也更加繁忙。但现有的航天器设备跟踪预报算法在计算过程使用大步进计算星历数据，然后进行差分的方法得出整个预报时间段内的星历数据，再将每一点的数据进行测站坐标转换得到设备跟踪预报数据。步进的选择会影响计算速度和数据的精度，特别X频段测站报要求引导数据的误差必须很小。然而当计算步进大时，计算速度快，数据误差大，所以目前这种方法计算步进的选择非常重要，对于使用不同频段的航天选择标准不一样，给系统计算带来较大的复杂度，也不利于航天器跟踪设备预报软件的开发。
发明内容
本公开实施例提供一种航天器的跟踪预报计算方法及装置，能够解决目前的航天器的跟踪预报计算方法存在计算速度和计算精度无法兼顾的问题。所述技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种航天器的跟踪预报计算方法，该方法包括：获取预设时间内的航天器星历数据；按照预设规则对所述星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对所述样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值；根据所述俯仰角数值计算得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
本公开提供的航天器的跟踪预报计算方法通过获取预设时间内的航天器星历数据，并按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值，最后根据俯仰角数值可以计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。本公开提供的方法能在保持高精度数据的前提下，大大的提高计算速度，为商业航天卫星测控计算提供有力支撑。
在一个实施例中，所述获取预设时间内的航天器星历数据，包括：获取预设时间内根据轨道外推模型计算得到的航天器星历数据。
在一个实施例中，所述根据所述俯仰角数值计算得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，包括：根据所述俯仰角数值确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界；根据所述进站和出站的时间边界确定至少一个所述航天器的可见弧段数据；
根据所述可见弧段数据计算所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
在一个实施例中，根据所述俯仰角数值确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界，包括：根据所述俯仰角数值的正负性产生判断队列；根据所述判断队列确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界。
在一个实施例中，根据所述可见弧段数据计算所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，包括：
对所述可见弧段数据进行星历数据到测站坐标数据的转换，得到每个弧段方位和俯仰角数据；
对所述弧段方位和所述俯仰角数据进行差分，得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种航天器的跟踪预报计算装置，该装置包括：获取模块，用于获取预设时间内的航天器星历数据；处理模块，按照预设规则对所述星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对所述样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值；计算模块，根据所述俯仰角数值计算得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
本公开提供的航天器的跟踪预报计算装置通过获取模块获取预设时间内的航天器星历数据，处理模块按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值，最后通过计算模块根据俯仰角数值可以计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。本公开提供的装置能在保持高精度数据的前提下，大大的提高计算速度，为商业航天卫星测控计算提供有力支撑。
在一个实施例中，所述获取模块还用于：获取预设时间内根据轨道外推模型计算得到的航天器星历数据。
在一个实施例中，所述处理模块还用于：根据所述俯仰角数值确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界；根据所述进站和出站的时间边界确定至少一个所述航天器的可见弧段数据；
所述计算模块，还用于根据所述可见弧段数据计算所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
在一个实施例中，所述处理模块还用于：根据所述俯仰角数值的正负性产生判断队列；根据所述判断队列确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界。
在一个实施例中，所述处理模块还用于：对所述可见弧段数据进行星历数据到测站坐标数据的转换，得到每个弧段方位和俯仰角数据；
所述计算模块，还用于对所述弧段方位和所述俯仰角数据进行差分，得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开实施例提供的一种航天器的跟踪预报计算方法的流程图；
图2是本公开实施例提供的一种航天器的跟踪预报计算装置的结构图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的系统和方法的例子。
本公开实施例提供一种航天器的跟踪预报计算方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
101、获取预设时间内的航天器星历数据。
在一个实施例中，获取预设时间内的航天器星历数据，包括：获取预设时间内根据轨道外推模型计算得到的航天器星历数据，并将获取的星历数据保存在数据容器中。
102、按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值。
具体的，可以采用离散采样对星历数据进行采样，得到样本星历数据。
103、根据俯仰角数值计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
在一个实施例中，根据俯仰角数值计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，包括：
确定航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界；根据进站和出站的时间边界确定至少一个航天器的可见弧段数据；
根据可见弧段数据计算航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
在一个实施例中，根据俯仰角数值确定航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界，包括：根据俯仰角数值的正负性产生判断队列；根据判断队列确定航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界。
具体的，根据判断队列确定航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界，包括：当判断队列中的数据由0变为1时代表航天器进站，当判断队列中的数据由1变为0时代表航天器出站。其中，可见弧段数据为从进站到出战内的数据。
在一个实施例中，根据可见弧段数据计算航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，包括：对可见弧段数据进行星历数据到测站坐标数据的转换，得到每个弧段方位和俯仰角数据；对弧段方位和俯仰角数据进行差分，得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，同时还可以提取最大仰角等所需要的测控信息。
本公开提供的航天器的跟踪预报计算方法通过获取预设时间内的航天器星历数据，并按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值，最后根据俯仰角数值可以计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。现有技术中通常每秒一点进行坐标转换，然后根据俯仰值的负正切换判定航天器是否进站，以一天为单位，共需要进行86400次转换，而本申请，采用点数据和弧段数据两部分组成，离散24*60＝1440个点，弧段部分6圈*12分钟*60＝4360个点，共约5800个点(近地航天器每天可跟踪圈次不超过6圈，每圈约15分钟*60个点需要转换)。因此效率约提高平均约16倍，当可见弧段较少时，单星多站计算时，计算效率可提高20至30倍，本公开提供的方法能在保持高精度数据的前提下，大大的提高计算速度，为商业航天卫星测控计算提供有力支撑。
根据实施例提供一种航天器的跟踪预报计算方法，本公开还提供了一种具体实施例，具体内容如下所示：
取id为43663的卫星两行根数如下：
1、43663U 18083B 20321.90336655.00000919 00000-0 49135-4 0 9992
2、4366397.4722345.1670 0010936 175.7186 282.9892 15.17513421113673
开始时间2020-11-18 00:00:00，结束时间2020-11-19 00:00:00；测站大地坐标：经度109.84度，纬度34.87度，高程697.0米。
使用星历计算方法计算出一天86400个点星历数据；计算结果：星历数据列表；
离散采样形成测站俯仰数据正负队列，计算结果：1、0离散数据队列；
进出站时间边界判定，形成弧段下标数据列表；计算结果：4个数据下标列表；
根据数据弧段时间，进行每个弧段内每点数据的测站坐标转换；计算结果：4个弧段内的方位、俯仰、速度、距离数据队列；
提取设备进行站、最高仰角、测控时长等信息。结果数据如下：
XingYi XY0001 2020-11-18 07:08:54 2020-11-18 07:12:42 2020-11-18 07:16:2943.787 142.133 12.005 455
XingYi XY0001 2020-11-18 08:41:59 2020-11-18 08:46:48 2020-11-18 08:51:35 358.225 214.670 33.070 576
XingYi XY0001 2020-11-18 19:18:03 2020-11-18 19:23:08 2020-11-18 19:28:14 158.842 353.697 61.019 611
XingYi XY0001 2020-11-18 20:54:46 2020-11-18 20:57:27 2020-11-18 21:00:09 237.556 301.747 6.410 323
根据计算结果可知，共可见4个弧段，使用本申请提供的方法计算耗时10.05秒；然而使用传统计算方法，耗时2分10秒，与现有技术相比效率调高了13倍，同时每增加一个测站，耗时增加约1至2秒。
本公开实施例还提供了一种航天器的跟踪预报计算装置，如图2所示，该装置包括：
获取模块201，用于获取预设时间内的航天器星历数据；
处理模块202，按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值；
计算模块203，根据俯仰角数值计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
在一个实施例中，获取模块201还用于：获取预设时间内根据轨道外推模型计算得到的航天器星历数据。
在一个实施例中，处理模块202还用于：根据俯仰角数值确定航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界；
根据所述进站和出站的时间边界确定至少一个航天器的可见弧段数据；
计算模块203，还用于根据可见弧段数据计算航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
在一个实施例中，处理模块202还用于：根据俯仰角数值的正负性产生判断队列；根据判断队列确定航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界。
在一个实施例中，处理模块202还用于：对可见弧段数据进行星历数据到测站坐标数据的转换，得到每个弧段方位和俯仰角数据；
计算模块203，还用于对弧段方位和俯仰角数据进行差分，得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
本公开提供的航天器的跟踪预报计算装置通过获取模块获取预设时间内的航天器星历数据，处理模块按照预设规则对星历数据进行采样，得到样本星历数据，对样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值，最后通过计算模块根据俯仰角数值可以计算得到航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。本公开提供的装置能在保持高精度数据的前提下，大大的提高计算速度，为商业航天卫星测控计算提供有力支撑。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种航天器的跟踪预报计算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设时间内的航天器星历数据；
按照预设规则对所述星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对所述样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值；
根据所述俯仰角数值计算得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角；
所述根据所述俯仰角数值计算得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，包括：根据所述俯仰角数值确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界；根据所述进站和出站的时间边界确定至少一个所述航天器的可见弧段数据；根据所述可见弧段数据计算所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角；
所述根据所述俯仰角数值确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界，包括：根据所述俯仰角数值的正负性产生判断队列；根据所述判断队列确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预设时间内的航天器星历数据，包括：
获取预设时间内根据轨道外推模型计算得到的航天器星历数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述可见弧段数据计算所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角，包括：
对所述可见弧段数据进行星历数据到测站坐标数据的转换，得到每个弧段方位和俯仰角数据；
对所述弧段方位和所述俯仰角数据进行差分，得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
4.一种航天器的跟踪预报计算装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取预设时间内的航天器星历数据；
处理模块，按照预设规则对所述星历数据进行采样，得到样本星历数据，并对所述样本星历数据进行测站坐标系转换，得到俯仰角数值；
计算模块，根据所述俯仰角数值计算得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角；
所述处理模块还用于：根据所述俯仰角数值确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界；根据所述进站和出站的时间边界确定至少一个所述航天器的可见弧段数据；
所述计算模块，还用于根据所述可见弧段数据计算所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角；
所述处理模块还用于：根据所述俯仰角数值的正负性产生判断队列；根据所述判断队列确定所述航天器相对于测量站的进战和出站的时间边界。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
获取预设时间内根据轨道外推模型计算得到的航天器星历数据。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于：
对所述可见弧段数据进行星历数据到测站坐标数据的转换，得到每个弧段方位和俯仰角数据；
所述计算模块，还用于对所述弧段方位和所述俯仰角数据进行差分，得到所述航天器相对于测量站的进站时间、出站时间和最高仰角。
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