CN116384051A - 一种预测卫星过境信息的方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预测卫星过境信息的方法、装置、系统及存储介质。该方法包括：服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差；服务器利用最大时间偏差和预设迭代算法，向卫星上注轨道优化参数；通信终端根据卫星发送的轨道优化参数，确定卫星的过境预报信息。本发明实施例的技术方案，通过确定两个根据不同参数确定的预测时间之间的时间差距，并对该差距进行迭代处理，实现了对卫星的轨道参数的优化，根据优化后的轨道参数即可确定出准确的卫星过境预报信息，其与传统的预测卫星过境方式相比，提高了预报的卫星过境信息的精度，实现了高精度的预报卫星过境信息。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种预测卫星过境信息的方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
随着信息化技术的不断发展，卫星通信的地位变得越来越重要。卫星通信是地球上的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星端和地球站两部分组成。在卫星星座建设初期，卫星星座构成的卫星组网对地面卫星通信终端，无法形成全天覆盖，故在大多数应用场景中，卫星通信终端需要具备卫星过境信息预报能力
目前，卫星在过境终端所在区域时，更新广播星历参数，当该终端接收并验证星历有效，可根据终端位置信息，以及采用开普勒瞬时轨道根数递推，或者采用两行根数，来预报一周的卫星过境信息。由于广播星历参数是对精密星历的近似逼近，一般可以通过近似的分析解或者数值拟合得到卫星过境的预报信息。
然而，开普勒瞬时轨道根数递推确定的预报信息的精度，受数学模型和卫星广播星历参数的影响较大，预报天数越多，拟合递推的精度越差。
发明内容
本发明提供了一种预测卫星过境信息的方法、装置、系统及存储介质，以解决预报的卫星过境信息的精度较差的问题。
第一方面，本发明提供了一种预测卫星过境信息的方法，应用于卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端中，该方法包括：
所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间；
所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数；
所述通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
第二方面，本发明提供了一种预测卫星过境信息的装置，配置于卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端中，该装置包括：
时间偏差确定模块，属于所述服务器，用于利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间；
优化参数确定模块，属于所述服务器，用于利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数；
预报信息确定模块，属于所述通信终端，用于根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
第三方面，本发明提供了一种卫星过境预测系统，该系统包括：
卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与卫星的通信终端；
服务器和通讯终端中均包含至少一个处理器；
以及与至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，该计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述第一方面的预测卫星过境信息的方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现上述第一方面的预测卫星过境信息的方法。
本发明提供的预测卫星过境信息的方案，卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间，所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数，所述卫星的通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。通过采用上述技术方案，通过确定两个根据不同参数确定的预测时间之间的时间差距，并对该差距进行迭代处理，实现了对卫星的轨道参数的优化，根据优化后的轨道参数即可确定出准确的卫星过境预报信息，其与传统的预测卫星过境方式相比，提高了预报的卫星过境信息的精度，实现了高精度的预报卫星过境信息。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例一提供的一种预测卫星过境信息的方法的流程图；
图2是根据本发明实施例一提供的一种预测卫星过境信息的信息传递示意图；
图3是根据本发明实施例二提供的一种预测卫星过境信息的方法的流程图；
图4是根据本发明实施例三提供的一种预测卫星过境信息的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种预测卫星过境信息的方法的流程图，本实施例可适用于预测卫星过境信息的情况，该方法可以由预测卫星过境信息的装置来执行，该装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该装置可配置于卫星过境预测系统中，该系统可以包括卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与卫星的通信终端，该卫星过境预测系统可以是多个物理实体构成。
如图1所示，该本发明实施例一提供的一种预测卫星过境信息的方法，具体包括如下步骤：
S101、所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间。
在本实施例中，可以利用卫星的两行轨道根数确定卫星过境通信终端对应的预设业务区的预测时间，如将两行轨道根数输入STK高精度轨道预报器中，可以得到卫星过境的预测时间。根据该卫星的轨道六根数可以确定卫星过境的预测时间，如利用轨道六根数和通信终端的位置，推算卫星过境的预测时间，具体的推算方式，在此不做限定。由于确定第一预测时间信息和第二预测时间信息的具体方式不同，第一预测时间信息和第二预测时间信息之间通常存在差距，该差距中的最大值即为最大时间偏差。其中，卫星通信系统可以包括卫星的通信终端、卫星、测运控系统，图2为一种预测卫星过境信息的信息传递示意图，如图2所示，图中的卫星通信终端相当于卫星的通信终端，图中的测运控系统中可以包括网关地球站、控制中心以及运管中心，卫星中可以包括发射器和接收器，卫星过境网关地球站的测控区时，网关地球站可以通过遥测通道获取到该卫星发送的星历广播数据，预设业务区的范围可以根据卫星的型号确定。
S102、所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数。
在本实施例中，可以根据最大时间偏差的大小，利用预设迭代算法对第二预测时间信息进行处理，如利用通信终端的位置和不同的轨道六根数，推算卫星过境的预测时间，并进行迭代处理，以使第二预测时间信息越来越接近第一预测时间信息，最大时间偏差越来越小。当最大时间偏差满足该预设迭代算法的约束条件时，如最大时间偏差小于设定值，可以将该最大时间偏差对应的轨道六根数中的部分或全部数据，上注至卫星，该最大时间偏差对应的轨道六根数中的部分或全部数据即为轨道优化参数。
S103、通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
在本实施例中，当卫星过境通信终端对应的预设业务区时，通信终端可以根据本次接收到的轨道优化参数确定卫星下一次过境通信终端对应的预设业务区的过境预报信息。其中，通信终端可以利用上述确定第二预测时间信息的方式，确定过境预报信息中的可见时间，可见时间可以理解为卫星过境通信终端对应的预设业务区的时间，确定过境预报信息中卫星与通信终端间的距离和仰角的具体方式，在此不做限定。
本发明实施例提供的预测卫星过境信息的方法，卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间，所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数，所述卫星的通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。本发明实施例技术方案，通过确定两个根据不同参数确定的预测时间之间的时间差距，并对该差距进行迭代处理，实现了对卫星的轨道参数的优化，根据优化后的轨道参数即可确定出准确的卫星过境预报信息，其与传统的预测卫星过境方式相比，提高了预报的卫星过境信息的精度，实现了高精度的预报卫星过境信息。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种预测卫星过境信息的方法的流程图，本发明实施例的技术方案在上述各可选技术方案的基础上进一步优化，给出了预测卫星过境信息的具体方式。
可选的，所述通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，包括：所述通信终端根据平近点角、所述卫星的星历时间和所述卫星的平均角速度，确定预测平近点角，其中，所述平近点角属于所述轨道优化参数；所述通信终端根据所述预测平近点角、开普勒方程和所述偏心率，确定偏近点角，其中，所述偏心率均属于所述轨道优化参数；所述通信终端根据所述偏近点角和半长轴，确定真近点角，其中，所述半长轴属于所述轨道优化参数；所述通信终端根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。这样设置的好处在于，通过采用上述方式确定的过境预报信息，不仅占用了较少的计算资源，还能保证计算的精度。
可选的，所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，包括：当根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息和根据轨道六根数确定的第二预测时间信息中，均包含多个所述预测时间时，则所述服务器计算所述第一预测时间信息中的预测时间与对应的所述第二预测时间信息中的预测时间的差值，以得到多个时间偏差，并将最大的时间偏差确定为最大时间偏差。这样设置的好处在于，准确的确定出了最大时间偏差，保证了轨道优化参数的准确性。
可选的，所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数，包括：针对每一组待确定优化六根数，所述服务器根据预设约束条件和所述最大时间偏差，判断是否利用预设迭代算法和所述确定所述可见时间的方式，对当前待确定优化六根数进行处理，若否，则将当前待确定优化六根数确定为轨道优化参数，并将所述轨道优化参数上注至所述卫星，其中，所述待确定优化六根数根据所述卫星发送的轨道六根数和预设步长确定。这样设置的好处在于，根据预设约束条件，在反复迭代的过程中，确定出了准确的轨道优化参数。
如图3所示，本发明实施例二提供的一种预测卫星过境信息的方法，具体包括如下步骤：
S201、当根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息和根据轨道六根数确定的第二预测时间信息中，均包含多个所述预测时间时，则服务器计算所述第一预测时间信息中的预测时间与对应的所述第二预测时间信息中的预测时间的差值，以得到多个时间偏差，并将最大的时间偏差确定为最大时间偏差。
示例性的，若第一预测时间信息中包含的预测时间为a1、b1和c1，第二预测时间信息中包含的预测时间为a2、b3和c4，且a1与a2的差值大于b1和b2的差值，b1和b2的差值大于c1和c2的差值，则a1与a2的差值为最大时间偏差。
可选的，在所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差之前，还包括：所述服务器将所述卫星的两行轨道根数输入预设轨道预报模型中，得到第一预测时间信息；当所述卫星过境所述网关地球站的预设测控区域时，所述服务器根据所述卫星发送的星历广播数据，确定轨道六根数，并利用所述轨道六根数和确定可见时间的方式，确定第二预测时间信息，其中，所述轨道六根数根据所述两行轨道根数确定。这样设置的好处在于，通过利用预设轨道预报模型，可以确定出准确的第一预测时间(信息)，通过利用确定可见时间的方式，可以合理的确定出第二预测时间(信息)。
具体的，当卫星过境网关地球站的预设测控区域时，网关地球站会接收到卫星发送的星历广播数据(帧)，其中可以包括轨道六根数和星历时间等，然后网关地球站会将该星历广播数据传至控制中心。控制中心的服务器还可以将两行轨道根数输入STK高精度轨道预报器，即预设轨道预报模型中，以得到第一预测时间信息。确定可见时间的方式可以理解为，根据轨道六根数和星历时间，推算卫星与通讯终端间的距离和仰角，当该距离小于预设距离值，且该仰角小于预设角度值对应的时间即为预测的可见时间，该可见时间即为第二预测时间信息。
可选的，所述服务器利用轨道六根数和确定所述可见时间的方式，确定第二预测时间信息，包括：所述服务器根据所述卫星的轨道六根数和预设步长，确定待确定优化六根数，其中，所述预设步长包括半轴长步长和偏心率步长；所述服务器利用所述确定可见时间的方式，对所述待确定优化六根数和所述通信终端的终端位置进行处理，得到第二预测时间信息。这样设置的好处在于，通过利用轨道六根数和预设步长，可以合理的确定出待确定的优化六根数。
具体的，网关地球站可以根据接收到卫星发送的星历广播数据，更新最近一周的轨道六根数，从而可以确定一周内的轨道六根数中半长轴和偏心率的波动范围，如半长轴的波动范围可以为6853公里至6862公里之间,偏心率的波动范围可以为0.0017至0.0028之间。可以在该波动范围内，以轨道六根数为基数，按预设步长，如半长轴以1公里为预设步长，偏心率以0.0001为预设步长，生成多组待确定优化六根数，如{6853,0.0017,...}，{6854,0.0017,...}，{6853,0.0018,...}，{6854,0.0018,...}，…，{6862,0.0028,...}。其中，通信终端的终端位置可以为通信终端的终端经度和终端纬度等。
示例性的，确定可见时间的方式对应的步骤可以为：
1)预测平近点角M
M＝M0+n*(t-t0)
其中，t0为卫星广播的星历时间，即起始时刻，M0为轨道六根数中的平近点角，t为预测时间，t-t0可以理解为预设时间步长，n为卫星的平均角速度，其可以用下式确定
其中，a为轨道六根数中的半长轴，μ＝GM＝3.986005×1014m3/s2(立方米每秒的平方)，GM为地球引力系数。
2)预测偏近点角E
将E代入开普勒方程E＝M+e·sinE,可以将error的初值设置为10的负十次方值，将ratio的初值设置为1，若M<π，则E＝M+e/2，否则E＝M-e/2，循环计算ratio＝(E-e*sin(E)-M)/(1-e*cos(E))，E＝E-ratio，当|ratio|>error时，可得到偏近点角E，其中，e为轨道六根数中的偏心率，||表示取绝对值。
3)计算卫星至地心的距离r
r＝a(1-e cos E)
4)计算真近点角θ
5)计算卫星在轨道坐标系中的坐标
X″＝rcosθ
Y″＝rsinθ
Z″＝0
其中，X”表示在轨道坐标系中X”轴的坐标，Y”表示在轨道坐标系中Y”轴的坐标，Z”表示在轨道坐标系中Z”轴的坐标。
6)坐标换算
轨道坐标系经过三次旋转可以和大地坐标系
重合。可以首先绕Z”轴逆时针旋转ω角度，使X”与X′(即升交点)重合，然后绕X′轴逆时针旋转i角度，使Z”与/>
重合，最后绕/>
逆时针旋转(Ω-αG)角度,从而得到大地坐标系。其中，αG为/>
轴与春分点的夹角，即春分点的格林尼治恒星时角，ω为轨道六根数中的近地点俯角，i为轨道六根数中的轨道倾角，Ω为轨道六根数中的升交点赤经，轨道坐标系和大地坐标系的转换关系可以表示为：
其中：
7)大地坐标系与地理经纬度坐标系间进行转换
其中，L表示维度，B表示经度，H表示海拔高度，
其表示地球椭球对应的椭圆的法线在赤道两侧的长度。
8)根据通信终端的位置计算与卫星的仰角和距离
仰角cphi＝cos(g_lat)*cos(B)*cos((L-g_log))+sin(g_lat)*sin(B)
距离dist＝sqrt(radis*radis+r*r-2*r*radis*cphi)
仰角elevation＝acos(r*sqrt(1-cphi*cphi)/(dist))
其中，g_lat表示通信终端的纬度，g_log表示通信终端的经度，radis表示地球半径，sqrt()表示求平方根。
综上，可以将仰角小于10度且距离小于2500公里对应的时间确定为卫星的可见时间。
S202、针对每一组待确定优化六根数，所述服务器根据预设约束条件和所述最大时间偏差，判断是否利用预设迭代算法和所述确定所述可见时间的方式，对当前待确定优化六根数进行处理，若是，则执行步骤203，若否，则执行步骤204。
其中，所述待确定优化六根数根据所述卫星发送的轨道六根数和预设步长确定。
示例性的，若待确定优化六根数有10组，且预设约束条件为最大时间偏差小于60秒，则可以针对每一组待确定优化六根数，判断当前待确定优化六根数对应的最大时间偏差是否满足上述预设约束条件。其中，STK高精度轨道预报器预测出的时间比确定可见时间的方式确定的预测时间，准确度更高，但卫星的星历广播数据中不包含两行轨道根数，若直接将两行轨道根数转换为轨道六根数会消耗较多的计算资源。
可选的，若当前待确定优化六根数为最后一组，则停止迭代，并确定待确定优化六根数中对应的最大时间偏差中的最小值，可以将该最小值对应的待确定优化六根数确定为轨道优化参数。
S203、所述服务器利用预设迭代算法和所述确定所述可见时间的方式，对当前待确定优化六根数进行处理，执行步骤202。
具体的，若当前待确定优化六根数对应的最大时间偏差不满足上述预设约束条件，则继续利用上述确定可见时间的方式对下一个待确定优化六根数进行计算，得到第二预测时间信息和新的最大时间偏差。
S204、将当前待确定优化六根数确定为轨道优化参数，并将所述轨道优化参数上注至所述卫星。
S205、通信终端根据平近点角、所述卫星的星历时间和所述卫星的平均角速度，确定预测平近点角。
其中，所述平近点角属于所述轨道优化参数。
具体的，可以利用上例所述的确定可见时间的方式中的步骤1)，确定预测平近点角。
S206、所述通信终端根据所述预测平近点角、开普勒方程和所述偏心率，确定偏近点角。
其中，所述偏心率均属于所述轨道优化参数。
具体的，可以利用上例所述的确定可见时间的方式中的步骤2)，确定偏近点角。
S207、所述通信终端根据所述偏近点角和半长轴，确定真近点角。
其中，所述半长轴属于所述轨道优化参数。
具体的，可以利用上例所述的确定可见时间的方式中的步骤3)和步骤4)，确定真近点角。
S208、所述通信终端根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。
可选的，所述通信终端根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息，包括：所述通信终端根据所述真近点角、轨道倾角、近地点俯角和升交点赤经，确定卫星经度和卫星纬度，其中，所述轨道倾角、所述近地点俯角和所述升交点赤经均属于所述轨道优化参数；所述通信终端根据所述卫星经度、所述卫星纬度、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。这样设置的好处在于，通过利用上述方式和轨道优化参数，准确的确定出了卫星的过境预报信息，还无需占用过多算力。
具体的，可以利用上例所述的确定可见时间的方式中的步骤5)至步骤8)，确定卫星的可见时间，以及与通信终端间的距离和仰角。
示例性的，若星历时间为2022年3月30日0点58分，预设时间步长为10秒，60秒内的卫星的过境预报信息可以以下文的形式表示：
--OE预报时间：2022年3月30日17时4分1秒仰角：10.71320距离:1588.99418i_2961
--OE预报时间：2022年3月30日17时4分11秒仰角：11.69078距离:1529.72854i_2962
--OE预报时间：2022年3月30日17时4分21秒仰角：12.70693距离:1471.69485i_2963
--OE预报时间：2022年3月30日17时4分31秒仰角：13.76244距离:1415.05306i_2964
--OE预报时间：2022年3月30日17时4分41秒仰角：14.85723距离:1359.98530i_2965
--OE预报时间：2022年3月30日17时4分51秒仰角：15.99000距离:1306.69864i_2966
--OE预报时间：2022年3月30日17时5分1秒仰角：17.15773距离:1255.42770i_2967
--OE预报时间：2022年3月30日17时5分11秒仰角：18.35507距离:1206.43707i_2968
--OE预报时间：2022年3月30日17时5分21秒仰角：19.57356距离:1160.02298i_2969
--OE预报时间：2022年3月30日17时5分31秒仰角：20.80083距离:1116.51377i_2970
本发明实施例提供的预测卫星过境信息的方法，当第一预测时间信息和第二预测时间信息中均包含多个预测时间时，通过准确的确定最大时间偏差，可以保证了轨道优化参数的准确性，并利用预设约束条件，在反复迭代的过程中，确定出了准确的轨道优化参数，与传统的预测卫星过境方式相比，通过采用确定可见时间的方式确定的过境预报信息，不仅占用了较少的计算资源，还能保证计算的精度，实现了高精度的预报卫星过境信息。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种预测卫星过境信息的装置的结构示意图。该装置可配置于卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端中，如图4所示，该装置包括：时间偏差确定模块301、优化参数确定模块302以及预报信息确定模块303，其中：
时间偏差确定模块，属于所述服务器，用于利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间；
优化参数确定模块，属于所述服务器，用于利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数；
预报信息确定模块，属于所述通信终端，用于根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
本发明实施例提供的预测卫星过境信息的装置，通过确定两个根据不同参数确定的预测时间之间的时间差距，并对该差距进行迭代处理，实现了对卫星的轨道参数的优化，根据优化后的轨道参数即可确定出准确的卫星过境预报信息，其与传统的预测卫星过境方式相比，提高了预报的卫星过境信息的精度，实现了高精度的预报卫星过境信息。
可选的，预报信息确定模块包括：
平近点角确定单元，用于根据平近点角、所述卫星的星历时间和所述卫星的平均角速度，确定预测平近点角，其中，所述平近点角属于所述轨道优化参数；
偏近点角确定单元，用于根据所述预测平近点角、开普勒方程和所述偏心率，确定偏近点角，其中，所述偏心率均属于所述轨道优化参数；
真近点角确定单元，用于根据所述偏近点角和半长轴，确定真近点角，其中，所述半长轴属于所述轨道优化参数；
预报信息确定单元，用于根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。
可选的，所述通信终端根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息，包括：所述通信终端根据所述真近点角、轨道倾角、近地点俯角和升交点赤经，确定卫星经度和卫星纬度，其中，所述轨道倾角、所述近地点俯角和所述升交点赤经均属于所述轨道优化参数；所述通信终端根据所述卫星经度、所述卫星纬度、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。
可选的，该装置还包括：
第一预测时间确定模块，属于所述服务器，用于在所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差之前，所述服务器将所述卫星的两行轨道根数输入预设轨道预报模型中，得到第一预测时间信息；
第二预测时间确定模块，属于所述服务器，用于当所述卫星过境所述网关地球站的预设测控区域时，所述服务器根据所述卫星发送的星历广播数据，确定轨道六根数，并利用所述轨道六根数和确定所述可见时间的方式，确定第二预测时间信息，其中，所述轨道六根数根据所述两行轨道根数确定。
可选的，所述服务器利用轨道六根数和确定所述可见时间的方式，确定第二预测时间信息，包括：所述服务器根据所述卫星的轨道六根数和预设步长，确定待确定优化六根数，其中，所述预设步长包括半轴长步长和偏心率步长；所述服务器利用所述确定所述可见时间的方式，对所述待确定优化六根数和所述通信终端的终端位置进行处理，得到第二预测时间信息。
可选的，时间偏差确定模块具体用于，当根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息和根据轨道六根数确定的第二预测时间信息中，均包含多个所述预测时间时，则所述服务器计算所述第一预测时间信息中的预测时间与对应的所述第二预测时间信息中的预测时间的差值，以得到多个时间偏差，并将最大的时间偏差确定为最大时间偏差。
可选的，优化参数确定模块具体用于，针对每一组待确定优化六根数，所述服务器根据预设约束条件和所述最大时间偏差，判断是否利用预设迭代算法和所述确定所述可见时间的方式，对当前待确定优化六根数进行处理，若否，则将当前待确定优化六根数确定为轨道优化参数，并将所述轨道优化参数上注至所述卫星，其中，所述待确定优化六根数根据所述卫星发送的轨道六根数和预设步长确定。
本发明实施例所提供的预测卫星过境信息的装置可执行本发明任意实施例所提供的预测卫星过境信息的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
本发明实施例提供的预测卫星过境信息的系统，包括卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与卫星的通信终端，该系统可执行本发明任意实施例所提供的预测卫星过境信息的方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的预测卫星过境信息的方法。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
实施例五
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行预测卫星过境信息的方法，该方法应用于卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端中，该方法包括：
所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间；
所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数；
所述通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
上述提供的计算机设备可用于执行上述任意实施例提供的预测卫星过境信息的方法，具备相应的功能和有益效果。
值得注意的是，上述预测卫星过境信息的装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种预测卫星过境信息的方法，其特征在于，应用于卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端中，所述方法包括：
所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间；
所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数；
所述通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信终端根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，包括：
所述通信终端根据平近点角、所述卫星的星历时间和所述卫星的平均角速度，确定预测平近点角，其中，所述平近点角属于所述轨道优化参数；
所述通信终端根据所述预测平近点角、开普勒方程和所述偏心率，确定偏近点角，其中，所述偏心率均属于所述轨道优化参数；
所述通信终端根据所述偏近点角和半长轴，确定真近点角，其中，所述半长轴属于所述轨道优化参数；
所述通信终端根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通信终端根据所述真近点角、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息，包括：
所述通信终端根据所述真近点角、轨道倾角、近地点俯角和升交点赤经，确定卫星经度和卫星纬度，其中，所述轨道倾角、所述近地点俯角和所述升交点赤经均属于所述轨道优化参数；
所述通信终端根据所述卫星经度、所述卫星纬度、所述通信终端的终端经度和所述通信终端的终端纬度，确定所述卫星的过境预报信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差之前，还包括：
所述服务器将所述卫星的两行轨道根数输入预设轨道预报模型中，得到第一预测时间信息；
当所述卫星过境所述网关地球站的预设测控区域时，所述服务器根据所述卫星发送的星历广播数据，确定轨道六根数，并利用所述轨道六根数和确定所述可见时间的方式，确定第二预测时间信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述服务器利用轨道六根数和确定所述可见时间的方式，确定第二预测时间信息，包括：
所述服务器根据所述卫星的轨道六根数和预设步长，确定待确定优化六根数，其中，所述预设步长包括半轴长步长和偏心率步长；
所述服务器利用所述确定所述可见时间的方式，对所述待确定优化六根数和所述通信终端的终端位置进行处理，得到第二预测时间信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述服务器利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，包括：
当根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息和根据轨道六根数确定的第二预测时间信息中，均包含多个所述预测时间时，则所述服务器计算所述第一预测时间信息中的预测时间与对应的所述第二预测时间信息中的预测时间的差值，以得到多个时间偏差，并将最大的时间偏差确定为最大时间偏差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述服务器利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数，包括：
针对每一组待确定优化六根数，所述服务器根据预设约束条件和所述最大时间偏差，判断是否利用预设迭代算法和所述确定所述可见时间的方式，对当前待确定优化六根数进行处理，若否，则将当前待确定优化六根数确定为轨道优化参数，并将所述轨道优化参数上注至所述卫星，其中，所述待确定优化六根数根据所述卫星发送的轨道六根数和预设步长确定。
8.一种预测卫星过境信息的装置，其特征在于，配置于卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端中，所述装置包括：
时间偏差确定模块，属于所述服务器，用于利用根据两行轨道根数确定的第一预测时间信息，以及根据轨道六根数确定的第二预测时间信息，确定最大时间偏差，其中，所述第一预测时间信息和所述第二预测时间信息均表示所述卫星过境所述通信终端对应的预设业务区的预测时间；
优化参数确定模块，属于所述服务器，用于利用所述最大时间偏差和预设迭代算法，向所述卫星上注轨道优化参数；
预报信息确定模块，属于所述通信终端，用于根据所述卫星发送的所述轨道优化参数，确定所述卫星的过境预报信息，其中，所述过境预报信息至少包括所述卫星的可见时间，以及所述卫星与通信终端间的距离和仰角。
9.一种卫星过境预测系统，其特征在于，所述系统包括：
卫星的网关地球站对应的控制中心的服务器与所述卫星的通信终端；
所述服务器和所述通讯终端中均包含至少一个处理器；
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的预测卫星过境信息的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的预测卫星过境信息的方法。
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| CN202310121493.3A CN116384051A (zh) | 2023-02-15 | 2023-02-15 | 一种预测卫星过境信息的方法、装置、系统及存储介质 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116957272A (zh) * | 2023-07-27 | 2023-10-27 | 北京和德宇航技术有限公司 | 一种卫星任务规划方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN117951908A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-30 | 北京开运平行空间技术有限公司 | 空间目标过境时段快速计算方法及存储介质 |
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2023
- 2023-02-15 CN CN202310121493.3A patent/CN116384051A/zh active Pending
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