CN113240290B - 一种观测弧段规划生成方法、系统、存储介质及电子设备 - Google Patents

一种观测弧段规划生成方法、系统、存储介质及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及干涉测量领域，尤其涉及一种观测弧段规划生成方法、系统、存储介质及电子设备。该方法包括：获取探测器预报星历；根据所述探测器预报星历计算第一测站对探测器的第一俯仰角以及第二测站对探测器的第二俯仰角，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段；根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡弧段；根据所述探测器观测弧段、所述站外观测射电源弧段以及所述遮挡弧段生成观测弧段规划方案。本发明可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。

Description

一种观测弧段规划生成方法、系统、存储介质及电子设备
技术领域
本发明涉及干涉测量领域，尤其涉及一种观测弧段规划生成方法、系统、存储介质及电子设备。
背景技术
干涉测量技术目前广泛应用于深空探测领域，发挥着重要作用，我国深空测控网空站自建成后参加了多次深空探测任务，随着国外空站的建成以及干涉测量设备的配备，测控网干涉测量系统的基线构型得到了极大丰富。但现有技术中存在无法充分利用时间以及无法快速、准确生成任务规划的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种观测弧段规划生成方法、系统、存储介质及电子设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种观测弧段规划生成方法，包括：
获取探测器预报星历；
根据所述探测器预报星历计算第一测站对探测器的第一俯仰角以及第二测站对探测器的第二俯仰角，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段；
根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；
根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡弧段；
根据所述探测器观测弧段、所述站外观测射电源弧段以及所述遮挡弧段生成观测弧段规划方案。
本发明的有益效果是：通过探测器预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器探测目标天体星历以及形状确定目标天体对探测器的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段具体为：
根据所述探测器预报星历、地球以及第一测站的站址确定第一三角形关系，通过三角函数对所述第一三角关系进行处理，得到所述第一测站对所述探测器的第一俯仰角，根据所述探测器预报星历、地球以及第二测站的站址确定第二三角形关系，通过三角函数对所述第二三角关系进行处理，得到所述第二测站对所述探测器的第二俯仰角，当所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角均满足预设角度时，确定探测器的可见时间，根据所述可见时间确定探测器观测弧段。
进一步，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段具体为：
判定第一测站以及第二测站是否被占用，计算第一测站以及第二测站均未被占用的可用时间，根据所述可用时间确定站外观测射电源弧段。
进一步，根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡信息具体为：
当所述探测器与地心的第一距离超过目标天体与地心的第二距离时，且所述探测器与地心的第一连线矢量与所述目标天体与地心的第二连线矢量的夹角小于所述目标天体对地球张角的二分之一，则判定探测器被目标天体遮挡，并生成遮挡信息，根据所述遮挡信息确定遮挡弧段。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种观测弧段规划生成系统，包括：
获取模块，用于获取探测器预报星历；
第一确定模块，用于根据所述探测器预报星历计算第一测站对探测器的第一俯仰角以及第二测站对探测器的第二俯仰角，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段；
第二确定模块，用于根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；
第三确定模块，用于根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡弧段；
生成模块，用于根据所述探测器观测弧段、所述站外观测射电源弧段以及所述遮挡弧段生成观测弧段规划方案。
本发明的有益效果是：通过探测器预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器探测目标天体星历以及形状确定目标天体对探测器的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
进一步，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段具体为：
根据所述探测器预报星历、地球以及第一测站的站址确定第一三角形关系，通过三角函数对所述第一三角关系进行处理，得到所述第一测站对所述探测器的第一俯仰角，根据所述探测器预报星历、地球以及第二测站的站址确定第二三角形关系，通过三角函数对所述第二三角关系进行处理，得到所述第二测站对所述探测器的第二俯仰角，当所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角均满足预设角度时，确定探测器的可见时间，根据所述可见时间确定探测器观测弧段。
进一步，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段具体为：
判定第一测站以及第二测站是否被占用，计算第一测站以及第二测站均未被占用的可用时间，根据所述可用时间确定站外观测射电源弧段。
进一步，根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡信息具体为：
当所述探测器与地心的第一距离超过目标天体与地心的第二距离时，且所述探测器与地心的第一连线矢量与所述目标天体与地心的第二连线矢量的夹角小于所述目标天体对地球张角的二分之一，则判定探测器被目标天体遮挡，并生成遮挡信息，根据所述遮挡信息确定遮挡弧段。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的一种观测弧段规划生成方法。
本发明的有益效果是：通过探测器预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器探测目标天体星历以及形状确定目标天体对探测器的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种观测弧段规划生成方法。
本发明的有益效果是：通过探测器预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器探测目标天体星历以及形状确定目标天体对探测器的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
附图说明
图1为本发明一种观测弧段规划生成方法实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种观测弧段规划生成系统实施例提供的结构框架图；
图3为本发明一种观测弧段规划生成方法实施例提供的测站对目标探测器可见性计算示意图；
图4为本发明一种观测弧段规划生成方法实施例提供的探测器弧段测站对探测器的可见性示意图；
图5为本发明一种观测弧段规划生成方法实施例提供的基线都探测器的观测弧段示意图；
图6为本发明一种观测弧段规划生成方法实施例提供的探测器被目标天体遮挡示意图；
图7为本发明一种观测弧段规划生成方法实施例提供的考虑目标天体遮挡后的弧段示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、目标天体，2、探测器，3、第一测站，4、第二测站，5、地球。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种观测弧段规划生成方法，包括：
获取探测器2预报星历；
根据探测器2预报星历计算第一测站3对探测器2的第一俯仰角以及第二测站4对探测器2的第二俯仰角，根据第一俯仰角以及第二俯仰角确定探测器2观测弧段；
根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；
根据探测器2探测的目标天体1的形状以及探测器2预报星历计算目标天体1对探测器2的遮挡弧段；
根据探测器2观测弧段、站外观测射电源弧段以及遮挡弧段生成观测弧段规划方案。
在一些可能的实施方式中，通过探测器2预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器2探测目标天体1星历以及形状确定目标天体1对探测器2的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
需要说明的是，通常测站采用两两一组的形式进行数据的计算，为便于理解，下文中均以第一测站3进行示例，第二测站4的数据得出同理于第一测站3，文中提及的预设条件可以为预先判定测站是否已被占用，若未被占用则可以调用，若已经占用则改选其他测站进行射电源弧段的确定。具体计算方式以及规划方案的生成可参考实施例1。
优选地，在上述任意实施例中，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器2观测弧段具体为：
根据所述探测器2预报星历、地球5以及第一测站3的站址确定第一三角形关系，通过三角函数对所述第一三角关系进行处理，得到所述第一测站3对所述探测器2的第一俯仰角，根据所述探测器2预报星历、地球5以及第二测站4的站址确定第二三角形关系，通过三角函数对所述第二三角关系进行处理，得到所述第二测站4对所述探测器2的第二俯仰角，当所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角均满足预设角度时，确定探测器2的可见时间，根据所述可见时间确定探测器2观测弧段。
优选地，在上述任意实施例中，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段具体为：
判定第一测站3以及第二测站4是否被占用，计算第一测站3以及第二测站4均未被占用的可用时间，根据所述可用时间确定站外观测射电源弧段。
优选地，在上述任意实施例中，根据探测器2探测的目标天体1的形状以及所述探测器2预报星历计算目标天体1对探测器2的遮挡信息具体为：
当所述探测器2与地心的第一距离超过目标天体1与地心的第二距离时，且所述探测器2与地心的第一连线矢量与所述目标天体1与地心的第二连线矢量的夹角小于所述目标天体1对地球5张角的二分之一，则判定探测器2被目标天体1遮挡，并生成遮挡信息，根据所述遮挡信息确定遮挡弧段。
在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本申请给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
如图2所示，一种观测弧段规划生成系统，包括：
获取模块，用于获取探测器2预报星历；
第一确定模块，用于根据所述探测器2预报星历计算第一测站3对探测器2的第一俯仰角以及第二测站4对探测器2的第二俯仰角，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器2观测弧段；
第二确定模块，用于根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；
第三确定模块，用于根据探测器2探测的目标天体1的形状以及所述探测器2预报星历计算目标天体1对探测器2的遮挡弧段；
生成模块，用于根据所述探测器2观测弧段、所述站外观测射电源弧段以及所述遮挡弧段生成观测弧段规划方案。
在一些可能的实施方式中，通过探测器2预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器2探测目标天体1星历以及形状确定目标天体1对探测器2的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
优选地，在上述任意实施例中，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器2观测弧段具体为：
根据所述探测器2预报星历、地球5以及第一测站3的站址确定第一三角形关系，通过三角函数对所述第一三角关系进行处理，得到所述第一测站3对所述探测器2的第一俯仰角，根据所述探测器2预报星历、地球5以及第二测站4的站址确定第二三角形关系，通过三角函数对所述第二三角关系进行处理，得到所述第二测站4对所述探测器2的第二俯仰角，当所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角均满足预设角度时，确定探测器2的可见时间，根据所述可见时间确定探测器2观测弧段。
优选地，在上述任意实施例中，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段具体为：
判定第一测站3以及第二测站4是否被占用，计算第一测站3以及第二测站4均未被占用的可用时间，根据所述可用时间确定站外观测射电源弧段。
优选地，在上述任意实施例中，根据探测器2探测的目标天体1的形状以及所述探测器2预报星历计算目标天体1对探测器2的遮挡信息具体为：
当所述探测器2与地心的第一距离超过目标天体1与地心的第二距离时，且所述探测器2与地心的第一连线矢量与所述目标天体1与地心的第二连线矢量的夹角小于所述目标天体1对地球5张角的二分之一，则判定探测器2被目标天体1遮挡，并生成遮挡信息，根据所述遮挡信息确定遮挡弧段。
一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的一种观测弧段规划生成方法。
在一些可能的实施方式中，通过探测器2预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器2探测目标天体1星历以及形状确定目标天体1对探测器2的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一项所述的一种观测弧段规划生成方法。
在一些可能的实施方式中，通过探测器2预报星历计算各观测站的俯仰角并转化为测站的可见性；根据测控需求对参与测站的可见性进行联合分析，以确定航天器干涉测量观测弧段；依据输入条件计算测站站外时间以确定射电源观测弧段；根据探测器2探测目标天体1星历以及形状确定目标天体1对探测器2的遮挡情况，通过上述手段可以达到充分利用时间的效果，同时还能够解决无法快速、准确生成任务规划的问题，为同行比对提供依据。
实施例1，首先获取探测器2预报星历，对于探测器2观测弧段的算法可以为：如图3所示，由探测器2的预报星历、第一测站3的站址以及地球5，可以得到由A1、B1以及C1确定的三角形关系，利用三角函数对三角形关系进行求解，可以得到第一测3站对探测器2的俯仰角θ，测控系统中，干涉测量系统对探测器2的观测一般要求俯仰角θ在10度以上，由此可以判断测站对探测器2的可见时间。可以理解为：通过上述过程，分别得出两个测站对应的可见时间，当两个测站的俯仰角均在10度以上时，记录弧段，如图4所示，给出在某次月球任务中测控网干涉测量系统对探测器2的可见性，以10度为限制条件，得出测站对探测器2的可见时间。如图5所示，根据测站对探测器2的观测仰角，得到观测基线两测站对探测器2的观测角度均高于10度的弧段，即得到基线对探测器2的观测弧段。。
为了提高测站的利用率，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段，预设条件可以为预先判定测站是否已被占用，若未被占用则可以调用，若已经占用则改选其他测站进行射电源弧段的确定。计算射电源观测弧段采用了测站俯仰0度进站的门限，在测站对探测器2进站之外即认为为射电源可用时间，根据参与干涉测量跟踪的两站站外时间即计算得到射电源观测弧段。
如图6所示，考虑到干涉测量目标的探测目标为深空探测器2，距离地球5较远，为计算方便，计算天体遮挡采用了探测器2与地心和目标天体1的几何关系进行计算。方法如下：当探测器2与地心距超过目标天体1与地心距离，且与地心连线矢量和地球5和目标天体1连线D1矢量的夹角a小于目标天体1对地球5张角二分之一的情况下即认为探测器2被目标天体1遮挡。根据计算结果考虑目标天体1遮挡后的弧段设计图如图7所示。
至此，就可以生成规划方案了，在哪个时间为探测器2观察时间段，哪个时间为测站观测时间段。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种观测弧段规划生成方法，其特征在于，包括：
获取探测器预报星历；
根据所述探测器预报星历计算第一测站对探测器的第一俯仰角以及第二测站对探测器的第二俯仰角，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段；
根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；
根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡弧段；
根据所述探测器观测弧段、所述站外观测射电源弧段以及所述遮挡弧段生成观测弧段规划方案；
其中，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段具体为：
根据所述探测器预报星历、地球以及第一测站的站址确定第一三角形关系，通过三角函数对所述第一三角关系进行处理，得到所述第一测站对所述探测器的第一俯仰角，根据所述探测器预报星历、地球以及第二测站的站址确定第二三角形关系，通过三角函数对所述第二三角关系进行处理，得到所述第二测站对所述探测器的第二俯仰角，当所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角均满足预设角度时，确定探测器的可见时间，根据所述可见时间确定探测器观测弧段；
根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡信息具体为：
当所述探测器与地心的第一距离超过目标天体与地心的第二距离时，且所述探测器与地心的第一连线矢量与所述目标天体与地心的第二连线矢量的夹角小于所述目标天体对地球张角的二分之一，则判定探测器被目标天体遮挡，并生成遮挡信息，根据所述遮挡信息确定遮挡弧段。
2.根据权利要求1所述的一种观测弧段规划生成方法，其特征在于，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段具体为：
判定第一测站以及第二测站是否被占用，计算第一测站以及第二测站均未被占用的可用时间，根据所述可用时间确定站外观测射电源弧段。
3.一种观测弧段规划生成系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取探测器预报星历；
第一确定模块，用于根据所述探测器预报星历计算第一测站对探测器的第一俯仰角以及第二测站对探测器的第二俯仰角，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段；
第二确定模块，用于根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段；
第三确定模块，用于根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡弧段；
生成模块，用于根据所述探测器观测弧段、所述站外观测射电源弧段以及所述遮挡弧段生成观测弧段规划方案；
其中，根据所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角确定探测器观测弧段具体为：
根据所述探测器预报星历、地球以及第一测站的站址确定第一三角形关系，通过三角函数对所述第一三角关系进行处理，得到所述第一测站对所述探测器的第一俯仰角，根据所述探测器预报星历、地球以及第二测站的站址确定第二三角形关系，通过三角函数对所述第二三角关系进行处理，得到所述第二测站对所述探测器的第二俯仰角，当所述第一俯仰角以及所述第二俯仰角均满足预设角度时，确定探测器的可见时间，根据所述可见时间确定探测器观测弧段；
根据探测器探测的目标天体的形状以及所述探测器预报星历计算目标天体对探测器的遮挡信息具体为：
当所述探测器与地心的第一距离超过目标天体与地心的第二距离时，且所述探测器与地心的第一连线矢量与所述目标天体与地心的第二连线矢量的夹角小于所述目标天体对地球张角的二分之一，则判定探测器被目标天体遮挡，并生成遮挡信息，根据所述遮挡信息确定遮挡弧段。
4.根据权利要求3所述的一种观测弧段规划生成系统，其特征在于，根据预设条件确定测站的站外观测射电源弧段具体为：
判定第一测站以及第二测站是否被占用，计算第一测站以及第二测站均未被占用的可用时间，根据所述可用时间确定站外观测射电源弧段。
5.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1或2所述的一种观测弧段规划生成方法。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1或2所述的一种观测弧段规划生成方法。
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