CN116609813B - 一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质，其中，所述卫星接收器，用于向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步；所述天线控制器，用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标；所述天线控制器，还用于根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；所述卫星轨道位置存储器，用于对所述卫星轨道位置信息进行存储。采用上述系统，以减少在进行卫星轨道位置确定时所需耗费的时间，同时减少所需要耗费的系统部署成本。

Description

一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及空间飞行器技术领域，具体而言，涉及一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质。
背景技术
以牛顿力学为基础,航天器在受到的作用力下,航天器质心运动的轨迹,我们称之为卫星轨道，随着科学的发展与空间技术的不断进步，对卫星在空间中的运行轨道位置进行确定和与预测已成为当前必不可少的一项研究，其对人类在空间科学领域中的发展贡献了极大作用。
在现有技术中，普遍采用的卫星轨道位置确定系统是通过将卫星跟踪应用软件作为第三方插件或者是可调用脚本包嵌入到卫星轨道位置确定系统中，在对卫星轨道位置进行确定时，再对该插件或者是脚本包进行调用，已实现通过脚本调用对卫星轨道位置进行计算。
发明人在研究中发现，由于卫星跟踪应用软件中包含大量的脚本代码以及数据，在进行插件或者是脚本包的调用时，通常需要耗费大量的时间进行代码调用，从而增加了在进行卫星轨道位置确定时所需耗费的时间；除此之外，卫星跟踪应用软件在应用时，需要依赖单独的时间同步服务器完成系统中每个模块的时间同步，也就是说，在实现卫星轨道位置确定时，除了需要启用卫星轨道位置确定系统之外，还需要单独配置和调试一个时间同步服务器进行时间同步，以确保卫星轨道位置确定系统能够完成对卫星轨道位置的确定，从而增加了在进行卫星轨道位置确定时所需耗费的系统部署成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质，以减少在进行卫星轨道位置确定时所需耗费的时间，同时减少所需要耗费的系统部署成本。
第一方面，本申请实施例提供了一种卫星轨道位置确定系统，所述系统包括卫星接收器、天线控制器和卫星轨道位置存储器；
所述卫星接收器，用于向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时；
所述天线控制器，用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标；
所述天线控制器，还用于根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；
所述卫星轨道位置存储器，用于对所述卫星轨道位置信息进行存储。
可选地，所述系统还包括卫星轨道位置读取器：
所述卫星轨道位置读取器，用于在所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储后，响应用户输入的轨道位置读取指令，根据所述轨道位置读取指令中携带的目标时间点从所述卫星轨道位置存储器中对目标位置坐标进行读取，其中，所述目标位置坐标为所述目标卫星在所述目标时间点下的候选位置坐标。
可选地，所述天线控制器包括人机交互模块和通信接口模块，所述天线控制器在用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标前，还用于：
通过所述人机交互模块接收由用户输入的所述轨道参数；
或者，通过所述通信接口模块接收由第三方系统发送的所述轨道参数。
可选地，所述天线控制器在用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标时，具体用于：
根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，其中，所述初始位置坐标为所述目标卫星在惯性坐标系下位置坐标；
将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标。
第二方面，本申请实施例提供了一种卫星轨道位置确定方法，应用于卫星轨道位置确定系统，所述系统包括卫星接收器、天线控制器和卫星轨道位置存储器，所述方法包括：
所述卫星接收器向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时；
所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标；
所述天线控制器根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；
所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储。
可选地，所述卫星轨道位置确定系统还包括卫星轨道位置读取器，在所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储后，所述方法还包括：
所述卫星轨道位置读取器响应用户输入的轨道位置读取指令，根据所述轨道位置读取指令中携带的目标时间点从所述卫星轨道位置存储器中对目标位置坐标进行读取，其中，所述目标位置坐标为所述目标卫星在所述目标时间点下的候选位置坐标。
可选地，所述天线控制器包括人机交互模块和通信接口模块，在所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标前，所述方法还包括：
所述人机交互模块接收由用户输入的所述轨道参数；
或者，所述通信接口模块接收由第三方系统发送的所述轨道参数。
可选地，所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，包括：
所述天线控制器根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，其中，所述初始位置坐标为所述目标卫星在惯性坐标系下位置坐标；
所述天线控制器将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第二方面中任一种可选地实施方式中所述的卫星轨道位置确定方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第二方面中任一种可选地实施方式中所述的卫星轨道位置确定方法的步骤。
本申请提供的技术方案包括但不限于以下有益效果：
所述卫星接收器，用于向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时；通过上述设备，能够直接通过系统内部的设备对整个系统进行时间同步，从而避免需要配置和安装独立的时间同步服务器实现同步功能，从而减少了系统的部署和安装成本。
所述天线控制器，用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标；所述天线控制器，还用于根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；所述卫星轨道位置存储器，用于对所述卫星轨道位置信息进行存储；通过上述设备的协同配合，能够实现根据目标卫星的轨道参数对轨道位置坐标和时间点等轨道位置信息进行确定和存储，避免对第三方插件和脚本包的调用和依赖，仅通过系统自身的设备配合实现对轨道位置信息的确定。
采用上述系统，通过使用系统内部的设备完成对整个系统所有设备和组件的时间同步，并且在不依赖于第三方插件和脚本包的基础上，根据目标卫星的轨道参数对轨道位置坐标和时间点等轨道位置信息进行确定和存储，从而实现对卫星轨道位置信息的确定，以避免配置和安装独立的时间同步服务器，同时避免了在调用插件和脚本包时耗费大量时间，从而减少了在进行卫星轨道位置确定时所需耗费的时间，同时减少了所需要耗费的系统部署成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本发明实施例一所提供的一种卫星轨道位置确定系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例一所提供的第二种卫星轨道位置确定系统的结构示意图；
图3示出了本申请实施例一所提供的一种动中通天线系统的结构示意图；
图4示出了本申请实施例一所提供的天线管理单元中设备的业务模块组成的结构示意图；
图5示出了本申请实施例一所提供的一种动中通天线系统的人机交互示意图；
图6示出了本申请实施例一所提供的第二种动中通天线系统的人机交互示意图；
图7示出了本申请实施例一所提供的第三种动中通天线系统的人机交互示意图；
图8示出了本发明实施例二所提供的一种卫星轨道位置确定方法的流程图；
图9示出了本发明实施例二所提供的一种候选位置坐标确定方法的流程图；
图10示出了本发明实施例三所提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，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实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
为便于对本申请进行理解，下面结合图1示出的本发明实施例一所提供的一种卫星轨道位置确定系统的结构示意图描述的内容对本申请实施例一进行详细说明。
参见图1所示，图1示出了本发明实施例一所提供的一种卫星轨道位置确定系统的结构示意图，其中，所述系统包括卫星接收器101、天线控制器102和卫星轨道位置存储器103：
所述卫星接收器，用于向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时。
具体的，卫星接收器向天线控制器和卫星轨道位置存储器提供GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)时间或者UTC(Coordinated Universal Time，协调世界时)时间，以实现整个卫星轨道位置确定系统的时钟同步，既保证了通过卫星轨道位置确定系统进行卫星轨道位置确定的可行性，同时也不需要时钟同步服务器的参与，从而减小了整个卫星轨道位置确定系统的系统成本和资源消耗。
所述天线控制器，用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标。
具体的，卫星周期为卫星飞过地面同一位置所需时间，在每个卫星周期内，预先确定出至少一个时间点，对于每个时间点，根据该时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标。
轨道参数包括但不限于目标卫星的瞬时两行轨道根数，唯一卫星号、这个元素集的纪元时刻的整整四位数年份、分数日进入纪元时刻的年份、历元的儒略历日期、平均运动的一次导数、平均运动的二阶导数、反地球半径中的弹道阻力系数、倾斜的弧度、升交点赤经、偏心率、近地点以弧度表示的辐角、平均异常弧度、表示每分钟弧度的平均运动。
对于每个时间点，根据该时间点下目标卫星的轨道参数，利用椭圆曲线方程以及开普勒方程，确定出目标卫星在该时间点下的候选位置坐标，该候选位置坐标为地心坐标系下的位置坐标，地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。
所述天线控制器，还用于根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息。
具体的，在得到每个时间点下的目标卫星的候选位置坐标后，天线控制器根据每个时间点以及每个时间点下目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息，卫星轨道位置信息包括每个时间点、每个时间点下目标卫星的候选位置坐标，以及它们之间的关联关系；例如，在时间点A下得到目标卫星的候选位置坐标B，在时间点C下得到目标卫星的候选位置坐标D，则卫星轨道位置信息为“A-B”以及“C-D”。
所述卫星轨道位置存储器，用于对所述卫星轨道位置信息进行存储。
具体的，天线控制器将生成的卫星轨道位置信息发送至卫星轨道位置存储器，卫星轨道位置存储器对接收到的卫星轨道位置信息进行存储，可以存储至系统硬盘或者SD卡的卫星轨道位置文件内。
在一个可行的实施方案中，图2示出了本发明实施例一所提供的第二种卫星轨道位置确定系统的结构示意图，其中，所述系统还包括卫星轨道位置读取器201：
所述卫星轨道位置读取器，用于在所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储后，响应用户输入的轨道位置读取指令，根据所述轨道位置读取指令中携带的目标时间点从所述卫星轨道位置存储器中对目标位置坐标进行读取，其中，所述目标位置坐标为所述目标卫星在所述目标时间点下的候选位置坐标。
具体的，当用户需要对目标时间点下目标卫星的位置坐标(目标位置坐标)进行调用获取时，向所述卫星轨道位置确定系统输入携带有目标时间点信息的轨道位置读取指令；卫星轨道位置读取器响应用户输入的轨道位置读取指令，根据轨道位置读取指令中携带的目标时间点从卫星轨道位置存储器中的卫星轨道位置信息对目标时间点下目标卫星的位置坐标(目标位置坐标)进行读取，或者是发送至动中通系统中。
在一个可行的实施方案中，所述天线控制器包括人机交互模块和通信接口模块，所述天线控制器在用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标前，还用于：
通过所述人机交互模块接收由用户输入的所述轨道参数。
或者，通过所述通信接口模块接收由第三方系统发送的所述轨道参数。
具体的，用户可以通过天线控制器中的人机交互模块进行文字输入或语音输入将轨道参数输入至天线控制器中，或者通过通信接口模块接收由第三方系统(例如，动中通系统，即移动中的卫星地面站通信系统)或者第三方设备发送的轨道参数，然后输入至天线控制器中。
在一个可行的实施方案中，所述天线控制器在用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标时，具体用于：
根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，其中，所述初始位置坐标为所述目标卫星在惯性坐标系下位置坐标。
具体的，对于每个时间点，根据该时间点下的轨道参数(地球偏心率e和偏近地角E)，根据椭圆曲线方程以及开普勒方程能够得到真近地角f与偏近地角E的关系，求得该时间点下真近地角f的正弦值sinf和余弦值cosf：
根据真近地角f的正弦值sinf和余弦值cosf，通过下列公式确定出轨道平面中目标卫星的位置矢量
其中，为近地点方向单位矢量，/>为与/>垂直的单位矢量。
将cosf与sinf的表达式代入上述公式中可以得到位置矢量
其中，a为地球长半轴，e为地球偏心率，E为偏近地角。
对上式求解得到：
将卫星的位置矢量写成标量形式可以得到：
其中，Px为近地点方向单位矢量在x方向上的分量，Py为近地点方向
单位矢量在y方向上的分量，Pz为近地点方向单位矢量/>在z方向上的分量，
Qx为与垂直的单位矢量在x方向上的分量，Qy为与/>垂直的单位矢量在y方向上的分量，Qz为近地点方向单位矢量/>在z方向上的分量，ω为近地点辐角，Ω为升交点赤经，i为轨道倾角，X为初始位置坐标在x方向上的分量，Y为初始位置坐标在y方向上的分量，Z为初始位置坐标在z方向上的分量。
得到的上述(X，Y，Z)即为该时间点下所述目标卫星的初始位置坐标。
将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标。
具体的，根据目标卫星的初始位置坐标进行椭球面位置矢量计算可得：
其中/>
由上式可得：
其中，Lat为候选位置坐标中的纬度值，Lon为候选位置坐标中的经度值，Alt为候选位置坐标中的高度值，X为初始位置坐标在x方向上的分量，Y为初始位置坐标在y方向上的分量，Z为初始位置坐标在z方向上的分量，a为地球长半轴，e为地球偏心率，H为卫星的海拔高度。
上述得到的纬度值Lat，经度值Lon和高度值Alt组成了该时间点下的候选位置坐标。
除此之外，本申请还提供一种动中通天线系统，参见图3所示，图3示出了本申请实施例一所提供的一种动中通天线系统的结构示意图，其中，该系统包含动中通天线设备、天线控制单元、Web万维网控制台：
动中通天线设备是跟踪中低轨卫星定位的执行机构及卫星信号反馈控制机构；天线控制单元是对动中通天线系统的控制机构、星历参数存储机构、卫星轨道位置信息生成及卫星轨道位置信息定时下发机构；并且天线控制单元本身拥有工用户使用的操作的显示屏；Web(World Wide Web，万维网)控制台是动中通天线系统的辅助设备，是用户和动中通天线系统交互的又一辅助平台，可以为天线系统参数设置及状态展示，可以将中低轨卫星的星历参数列表导入到动中通天线系统；整个中低轨卫星寻星跟踪业务的核心设备是天线管理单元设备，天线管理单元设备Local(本地)界面和Web服务界面服务于用户，用户可以直接控制和下发指令于动中通天线执行设备。
参见图4所示，图4示出了本申请实施例一所提供的天线管理单元中设备的业务模块组成的结构示意图，其中，业务模块组成包括上层模块、中层模块和下层模块：
上层是Local本地用户界面服务和Web万维网服务，用户可以通过Web页面集中导入多组星历参数信息，导入卫星信标数据；可以设定当前跟踪卫星名称或ID身份标识符来寻星跟踪中低轨卫星，可以主动或自动确认时间同步服务。
下层是天线管理数据库，该数据库与中层业务层的各服务模块连通，管理卫星信标数据，卫星星历数据等数据信息。
中层是业务层服务处理，其中包括：
1、卫星天线控制服务，接收“星位定时下发服务”下发的定时卫星轨道定位参数，并控制动中通天线进行卫星定向跟踪操作；接收来自“Local本地用户界面服务”以USB存储设备为载体或将星历信息参数或卫星信标数据以信号形式交付于卫星星历管理服务；并监控卫星天线跟踪的设备指向姿态及跟踪反馈信息，及时反馈到Web万维网服务界面，其直接运行在与动中通天线设备中。
2、时间同步服务，获取卫星天线的GPS/BD(一种时间基准，BD时＝GPS时-14)时间，及时同步中层各服务(如星位生成服务、星位定时下发服务)。
3、卫星星历管理服务，接收来自Web服务的星历信息参数或卫星信标数据导入，存储于天线管理数据库；
4、星位服务，需要完成的业务有星位生成服务，星位定轨服务以及星位定时下发服务。
星位服务包括星位生成服务，星位定轨服务和星位定时下发服务，其中，星位生成服务，是通过星历参数以及时间信息输入参数，选用SGP4轨道预测解析模型经过生成指定时刻的星位信息，其中星历参数来自天线管理数据库，可以星历参数支持两种格式的输入信息-两行根数星历参数和开普勒轨道六根数的原始星历信息；时间信息通过时间同步服务获取，输出星位信息格式二进制格式或字符串格式，输出形式上包含单帧时刻的星位信息、指定间隔内两帧时刻(t时刻，t+Δt时刻)星位信息；星位定时下发服务，是通过参考来自时间同步服务中的同步时间，上层服务(Local用户界面服务、Web服务)指定跟踪中低轨卫星信息，并通过上层服务写入卫星星历信息，或者开普勒轨道根数，或者原始星位+间隔原始数据到天线管理数据库；星位定时下发服务，是在当前时间戳前Δt时刻(t-Δt)通过星位生成服务解算t时刻的星位信息，经测量解算时间ρ1，发送时间ρ2，在Δt-ρ1-ρ2时间后执行精确发送星位信息给卫星天线控制服务，卫星天线控制服务传输控制指令到动中通天线，动中通天线通过转化星位信息到天线坐标指令角，完成天线定向跟踪中低轨卫星业务；星位定轨服务，是星位生成服务的逆运算。卫星天线控制服务通过动中通天线获取到的Δt为周期的卫星位置r及速度v数据，通过星位定轨服务转换为该跟踪卫星实时的开普勒轨道根数，根据当前卫星星历信息来优化修正星历信息，并保存于天线管理数据库，解决通过星位生成服务预测星位发散状况。
具体的用户使用动中通天线系统时的流程如下：
首先，参见图5所示，图5示出了本申请实施例一所提供的一种动中通天线系统的人机交互示意图，其中，根据人机界面设置获取动中通天线的GPS或BD时间作为当前的时钟基准：用户向人机界面发送GPS同步指令，人机界面向天线管理单元发送同步准备，天线管理单元向人机界面返回结果，人机界面向天线获取GPS时间，天线向人机界面返回当前天线GPS时间，人机界面和天线管理单元进行GPS时间同步，天线管理单元向人机界面返回同步结果。
其次，参见图6所示，图6示出了本申请实施例一所提供的第二种动中通天线系统的人机交互示意图，其中，根据人机界面设置，结合用户外接星历U盘，获取卫星参数信息：用户向人机界面发送读取星历请求，并向天线管理单元插入携带星历U盘，人机界面通知通告USB读取星历，天线管理单元挂载U盘并读取星历，并向人机界面返回星历参数，星历参数包含卫星编号、起始协调世界时时间。
再次，参见图7所示，图7示出了本申请实施例一所提供的第三种动中通天线系统的人机交互示意图，其中，进入星历解算流程，通过人机界面设置星历输出延迟补偿、周期和步长，通过循环调用星位定轨模块实时解算卫星星位信息：用户向人机界面发送执行结算指令，人机界面向天线管理单元同步GPS时钟，设置星历，设置解算全局参数(包含延时补偿、OCU天线管理单元输出周期，OCU天线管理单元输出类型，解算生命周期)，并开启解算(包含当前世界协调时时间，卫星编号，持续时间)；天线管理单元执行解算任务，向人机界返回解算结果，人机界面向天线传入解算结果，天线管理单元所执行的结算任务再解算周期内循环执行。
最后，将卫星星位信息通过星位定时下发服务发送至动中通天线系统实现卫星实时跟踪。
实施例二
参见图8所示，图8示出了本发明实施例二所提供的一种卫星轨道位置确定方法的流程图，其中，应用于卫星轨道位置确定系统，所述系统包括卫星接收器、天线控制器和卫星轨道位置存储器，所述方法包括步骤S801～S804：
S801：所述卫星接收器向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时；
S802：所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标；
S803：所述天线控制器根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；
S804：所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储。
在一个可行的实施方案中，所述卫星轨道位置确定系统还包括卫星轨道位置读取器，在所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储后，所述方法还包括：
所述卫星轨道位置读取器响应用户输入的轨道位置读取指令，根据所述轨道位置读取指令中携带的目标时间点从所述卫星轨道位置存储器中对目标位置坐标进行读取，其中，所述目标位置坐标为所述目标卫星在所述目标时间点下的候选位置坐标。
在一个可行的实施方案中，所述天线控制器包括人机交互模块和通信接口模块，在所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标前，所述方法还包括：
所述人机交互模块接收由用户输入的所述轨道参数；
或者，所述通信接口模块接收由第三方系统发送的所述轨道参数。
在一个可行的实施方案中，参见图9所示，图9示出了本发明实施例二所提供的一种候选位置坐标确定方法的流程图，其中，所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，包括步骤S901～S902：
S901：所述天线控制器根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，其中，所述初始位置坐标为所述目标卫星在惯性坐标系下位置坐标；
S902：所述天线控制器将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标。
实施例三
基于同一申请构思，参见图10所示，图10示出了本发明实施例三所提供的一种计算机设备的结构示意图，其中，如图10所示，本申请实施例三所提供的一种计算机设备1000包括：
处理器1001、存储器1002和总线1003，所述存储器1002存储有所述处理器1001可执行的机器可读指令，当计算机设备1000运行时，所述处理器1001与所述存储器1002之间通过所述总线1003进行通信，所述机器可读指令被所述处理器1001运行时执行上述实施例二所示的卫星轨道位置确定方法的步骤。
实施例四
基于同一申请构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例中任一项所述的卫星轨道位置确定方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的进行卫星轨道位置确定的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的卫星轨道位置确定系统可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能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所述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-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种卫星轨道位置确定系统，其特征在于，所述系统包括卫星接收器、天线控制器和卫星轨道位置存储器；
所述卫星接收器，用于向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时；
所述天线控制器，用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标；
所述天线控制器，还用于根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；
所述卫星轨道位置存储器，用于对所述卫星轨道位置信息进行存储；
所述天线控制器在用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标时，具体用于：
根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，其中，所述初始位置坐标为所述目标卫星在惯性坐标系下位置坐标；
将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标；
所述天线控制器在用于根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标时，具体用于：
对于每个时间点，根据该时间点下的轨道参数，利用椭圆曲线方程以及开普勒方程得到真近地角f与偏近地角E的关系，求得该时间点下真近地角f的正弦值sin f和余弦值cosf：
其中，轨道参数包括地球偏心率e和偏近地角E；
根据真近地角f的正弦值sin f和余弦值cos f，通过下列公式确定出轨道平面中目标卫星的位置矢量
其中，为近地点方向单位矢量，/>为与/>垂直的单位矢量；
将cos f与sin f的表达式代入上述公式中可以得到位置矢量
其中，a为地球长半轴；
对上式求解得到：
将卫星的位置矢量写成标量形式可以得到：
其中，Px为近地点方向单位矢量在x方向上的分量，Py为近地点方向单位矢量/>在y方向上的分量，Pz为近地点方向单位矢量/>在z方向上的分量，Qx为与/>垂直的单位矢量在x方向上的分量，Qy为与/>垂直的单位矢量在y方向上的分量，Qz为与/>垂直的单位矢量在z方向上的分量，ω为近地点辐角，Ω为升交点赤经，/>为轨道倾角，X为初始位置坐标在x方向上的分量，Y为初始位置坐标在y方向上的分量，Z为初始位置坐标在z方向上的分量；
得到的上述(X，Y，Z)即为该时间点下所述目标卫星的初始位置坐标；
所述天线控制器在用于将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标时，具体用于：
根据目标卫星的初始位置坐标进行椭球面位置矢量计算可得：
其中/>
由上式可得：
其中，Lat为候选位置坐标中的纬度值，Lon为候选位置坐标中的经度值，Alt为候选位置坐标中的高度值，X为初始位置坐标在x方向上的分量，Y为初始位置坐标在y方向上的分量，Z为初始位置坐标在z方向上的分量，a为地球长半轴，e为地球偏心率，H为卫星的海拔高度；
得到的纬度值Lat，经度值Lon和高度值Alt组成了该时间点下的候选位置坐标。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括卫星轨道位置读取器：
所述卫星轨道位置读取器，用于在所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储后，响应用户输入的轨道位置读取指令，根据所述轨道位置读取指令中携带的目标时间点从所述卫星轨道位置存储器中对目标位置坐标进行读取，其中，所述目标位置坐标为所述目标卫星在所述目标时间点下的候选位置坐标。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述天线控制器包括人机交互模块和通信接口模块，所述天线控制器在用于根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标前，还用于：
通过所述人机交互模块接收由用户输入的所述轨道参数；
或者，通过所述通信接口模块接收由第三方系统发送的所述轨道参数。
4.一种卫星轨道位置确定方法，其特征在于，应用于卫星轨道位置确定系统，所述系统包括卫星接收器、天线控制器和卫星轨道位置存储器，所述方法包括：
所述卫星接收器向所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器提供时间基准，以使所述卫星接收器、所述天线控制器和所述卫星轨道位置存储器保持时间同步，其中，所述时间基准为GPS标准时间或者协调世界时；
所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，其中，所述候选位置坐标为所述目标卫星在地心坐标系下的位置坐标；
所述天线控制器根据每个所述时间点以及每个所述时间点下所述目标卫星的候选位置坐标生成卫星轨道位置信息；
所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储；
所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，包括：
根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，其中，所述初始位置坐标为所述目标卫星在惯性坐标系下位置坐标；
将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标；
所述天线控制器根据每个所述时间点下所述轨道参数确定出每个所述时间点下所述目标卫星的初始位置坐标，包括：
对于每个时间点，根据该时间点下的轨道参数，利用椭圆曲线方程以及开普勒方程得到真近地角f与偏近地角E的关系，求得该时间点下真近地角f的正弦值sin f和余弦值cosf：
其中，轨道参数包括地球偏心率e和偏近地角E；
根据真近地角f的正弦值sin f和余弦值cos f，通过下列公式确定出轨道平面中目标卫星的位置矢量
其中，为近地点方向单位矢量，/>为与/>垂直的单位矢量；
将cos f与sin f的表达式代入上述公式中可以得到位置矢量
其中，a为地球长半轴；
对上式求解得到：
将卫星的位置矢量写成标量形式可以得到：
其中，Px为近地点方向单位矢量在x方向上的分量，Py为近地点方向单位矢量/>在y方向上的分量，Pz为近地点方向单位矢量/>在z方向上的分量，Qx为与/>垂直的单位矢量在x方向上的分量，Qy为与/>垂直的单位矢量在y方向上的分量，Qz为与/>垂直的单位矢量在z方向上的分量，ω为近地点辐角，Ω为升交点赤经，/>为轨道倾角，X为初始位置坐标在x方向上的分量，Y为初始位置坐标在y方向上的分量，Z为初始位置坐标在z方向上的分量；
得到的上述(X，Y，Z)即为该时间点下所述目标卫星的初始位置坐标；
所述天线控制器将所述目标卫星在每个所述时间点下的初始位置坐标转换为所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标，包括：
根据目标卫星的初始位置坐标进行椭球面位置矢量计算可得：
其中/>
由上式可得：
其中，Lat为候选位置坐标中的纬度值，Lon为候选位置坐标中的经度值，Alt为候选位置坐标中的高度值，X为初始位置坐标在x方向上的分量，Y为初始位置坐标在y方向上的分量，Z为初始位置坐标在z方向上的分量，a为地球长半轴，e为地球偏心率，H为卫星的海拔高度；
得到的纬度值Lat，经度值Lon和高度值Alt组成了该时间点下的候选位置坐标。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卫星轨道位置确定系统还包括卫星轨道位置读取器，在所述卫星轨道位置存储器对所述卫星轨道位置信息进行存储后，所述方法还包括：
所述卫星轨道位置读取器响应用户输入的轨道位置读取指令，根据所述轨道位置读取指令中携带的目标时间点从所述卫星轨道位置存储器中对目标位置坐标进行读取，其中，所述目标位置坐标为所述目标卫星在所述目标时间点下的候选位置坐标。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述天线控制器包括人机交互模块和通信接口模块，在所述天线控制器根据卫星周期内至少一个时间点下目标卫星的轨道参数确定出所述目标卫星在每个所述时间点下的候选位置坐标前，所述方法还包括：
所述人机交互模块接收由用户输入的所述轨道参数；
或者，所述通信接口模块接收由第三方系统发送的所述轨道参数。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求4至6中任一所述的卫星轨道位置确定方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求4至6中任一所述的卫星轨道位置确定方法的步骤。
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