一种星载无源定位的仿真方法和验证方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天领域，尤其涉及一种星载无源定位的仿真方法和验证方法。
【背景技术】
[0002]星载无源定位是卫星侦察任务中的一项重要组成部分，目标的位置信息也是侦察情报中的关键信息之一。对地面辐射源的测向定位已经成为电子侦察卫星的最重要的技术要求，在军事和民用领域都有着重要而广泛的应用。实际星载无源测向定位的基本原理是:利用卫星运动特点，对地面辐射源进行多次测向，即测量多个时刻卫星接收到的地面辐射源辐射信号的方位，确定卫星相对于地面辐射源的方位，进而计算出所有侧向结果在地球上的定位点。经过多次侧向定位后，将其中重合N次的交点即视为定位结果。
[0003]现有技术中，由于星载无源定位的测量过程具有难以重复、难以追踪等特点，导致星载无源定位缺少较为理想的理论参考，在目标未知的情况下难以获知定位结果的准确性，进而无法开展对星载无源定位技术的深入分析、研究和测试。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，本发明提供了一种星载无源定位的仿真方法和验证方法，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0005]依据本发明的一个方面，提供了一种星载无源定位的仿真方法，该方法包括:
[0006]建立星载无源定位的仿真场景，所述仿真场景中包括:仿真地球、仿真卫星和仿真地面辐射源；
[0007]建立由仿真卫星指向仿真地面辐射源的示向线；
[0008]分析各个时刻示向线在大地坐标系中的位置和方向；
[0009]对于每个时刻，将该时刻的示向线与仿真地球表面的交点的位置作为仿真定位结果Ο
[0010]可选地，所述建立星载无源定位的仿真场景包括:
[0011]建立空白仿真场景；
[0012]添加一个仿真地面辐射源，设置该仿真地面辐射源与实际地面辐射源的位置相同；
[0013]添加一个仿真卫星，设置该仿真卫星与实际卫星预定的轨道根数和姿态参数相同。
[0014]可选地，该方法进一步包括:依据所设置的仿真卫星的轨道根数和姿态参数以及仿真地面辐射源的位置，分析仿真卫星和仿真地面辐射源的访问时间段；
[0015]所述分析各个时刻示向线在大地坐标系中的位置和方向是指:分析访问时间段内的各个时刻示向线在大地坐标系中的位置和方向；
[0016]所述对于每个时刻，将该时刻的示向线与仿真地球表面的交点的位置作为仿真定位结果是指:将该时刻的示向线与仿真地球表面的首个交点的位置作为仿真定位结果。
[0017]可选地，所述添加一个仿真卫星，设置该仿真卫星与实际卫星的轨道根数和姿态参数相同包括:
[0018]利用仿真软件的基本属性中的姿态角属性，设置固定轴，以姿态四元素、欧拉角或绕定轴转角的方式设置姿态参数。
[0019]可选地，所述建立由仿真卫星指向仿真地面辐射源的示向线包括:
[0020]利用仿真软件的向量几何工具中的向量属性，建立由仿真卫星指向仿真地面辐射源的示向线。
[0021]可选地，所述分析各个时刻示向线在大地坐标系中的位置和方向包括:
[0022]获取各个时刻仿真卫星在大地坐标系中的坐标，得到各个时刻示向线上的点的位置；
[0023]获取各个时刻示向线在大地坐标系中的方位角和俯仰角，得到各个时刻示向线的方向；
[0024]对于每个时刻，结合示向线上的点的位置和示向线的方向，得到该时刻示向线的位置和方向。
[0025]可选地，所述获取各个时刻示向线在大地坐标系中的方位角和俯仰角包括:
[0026]获取各个时刻示向线在卫星本体坐标系中的方位角和俯仰角；
[0027]依据所设置的仿真卫星的姿态参数，获取各个时刻卫星本体坐标系与轨道坐标系之间的第一变换关系；
[0028]依据所设置的仿真卫星的轨道根数，获取各个时刻轨道坐标系与大地坐标系之间的第二变换关系；
[0029]对于每个时刻，依据第一变换关系，将示向线在卫星本体坐标系中的方位角和俯仰角变换为示向线在轨道坐标系中的方位角和俯仰角；依据第二变换关系，将示向线在轨道坐标系中的方位角和俯仰角变换为示向线在大地坐标系中的方位角和俯仰角。
[0030]可选地，所述获取各个时刻示向线在卫星本体坐标系中的方位角和俯仰角包括:
[0031]对于每个时刻，利用仿真软件的向量几何工具中的角度属性，将示向线与卫星本体坐标系的XY平面之间的夹角设置为俯仰角；将示向线在卫星本体坐标系的XY平面上的投影与X轴的夹角设置为方位角。
[0032]可选地，在利用仿真软件分析各个时刻示向线在大地坐标系中的方向之后，该方法进一步包括:将测角随机误差添加到分析得到的各个时刻示向线的方向中，得到修正后的各个时刻示向线在大地坐标系中的方向。
[0033]依据本发明的另一个方面，提供了一种星载无源定位的验证方法，该方法包括:
[0034]对比实际星载无源定位结果和如上任一项所述的方法得到的仿真定位结果，如果相同，则确定实际星载无源定位正确；如果不同，则确定实际星载无源定位有误。
[0035]由上述可知，在本发明提供的技术方案中，仿真卫星是对实际卫星的仿真，仿真地面辐射源是对实际地面辐射源的仿真，因此示向线的位置和方向能够反映实际地面辐射源向实际卫星发射的辐射波的位置和方向，示向线与仿真地球表面的交点即为地面辐射源的仿真定位结果。该仿真定位过程为星载无源定位提供了一个较为理想的理论参考，对于星载无源定位技术的分析、研究、测试等都具有重要的意义。
【附图说明】
[0036]图1示出了根据本发明一个实施例的一种星载无源定位的仿真方法的流程图；
[0037]图2示出了根据本发明一个实施例的基本仿真场景的2D示意图；
[0038]图3示出了根据本发明一个实施例的设置姿态参数后的仿真卫星的示意图；
[0039]图4示出了根据本发明一个实施例的仿真软件导出的仿真卫星和仿真地面辐射源的访问时间段的示意图；
[0040]图5示出了根据本发明一个实施例的示向线与卫星本体坐标系、轨道坐标系的相对位置关系的示意图；
[0041]图6A示出了根据本发明一个实施例的仿真软件导出的各个时刻示向线在大地坐标系中的方位角和俯仰角的示意图；
[0042]图6B示出了根据本发明一个实施例的仿真软件导出的示向线在大地坐标系中的方位角和俯仰角的趋势变化图；
[0043]图7示出了根据本发明一个实施例的仿真软件导出的仿真卫星在wgs84大地坐标系中的位置和速度数据的示意图；
[0044]图8示出了根据本发明一个实施例的仿真软件导出的仿真卫星在J2000大地坐标系中的位置和速度数据的示意图；
[0045]图9示出了根据本发明一个实施例的仿真定位结果的示意图；
[0046]图10示出了根据本发明一个实施例的修正后的仿真定位结果的示意图。
【具体实施方式】
[0047]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0048]图1示出了根据本发明一个实施例的一种星载无源定位的仿真方法的流程图，如图1所示，