专利名称：一种基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法
技术领域：
本发明涉及卫星工程遥测地面接收领域，特别涉及了工程遥测接收站接收作业自动生成。
背景技术：
卫星工程遥测是卫星对其内部和外部有关对象的参数进行测量，并将测量结果通过下行无线电链路传送至地面工程遥测接收站。地面工程遥测接收站接收处理卫星工程遥测数据，用于工程技术人员掌握卫星工作状态、工作环境，进行应急故障处置，确保卫星在轨正常业务运行。我国航天系统制定了工程测控标准，包括S波段统一测控系统(USB)体制和扩频体制。目前卫星工程测控任务由地面测控系统完成，由于在轨卫星数量增加，测控设备资源紧张，航天八院卫星总体单位建立了工程遥测接收站，用于八院卫星在轨卫星实时监视，工作原理见
图1。该遥测站位于所区内，天线活动范围内部分有楼房遮挡。工程遥测接收站采用方位-俯仰-楔形转台式天线座、单脉冲自动跟踪体制，支持在轨运行卫星的无盲区跟踪与遥测数据接收，具有天线自动跟踪、中频信号解调和基带信号处理(USB和扩频体制)、遥测数据处理显示和存储等功能。系统由天馈分系统、伺服分系统、接收信道分系统、基带分系统、监控分系统、时频分系统、测试标校分系统、远控分系统和其它辅助设备(UPS)等组成，具体组成见图2和图3。遥测站接收信道和数据处理配置冗余备份，系统监控机具有自主判断、切换功能。系统监控机根据基带的故障指示、下变频器的故障指示、LNA的电流超限(高限/低限)指示，立即将故障设备离线；主备通道信噪比相差较大时，使信噪比低的通道处于备份状态。遥测站控制分为三级方式，分别是本控、分控、远控。本控是单机通过自带面板和界面对本身工作参数进行设置，此控制方式优先级最高。具有本控功能的单机有天线控制单元(ACU)、下变频器、基准源与开关矩阵(含极化控制与LNA选择)、基带、时码器、遥测模拟源、校验上变频器。分控是系统监控机通过网络和串口监视各分机的工作状态，对各分机工作参数和工作状态进行设置，此控制方式优先级其次。具有本控功能的单机都可通过系统监控机控制，但ACU除外(只监视不控制)。远控是远控计算机通过局域网与系统监控机交互信息，通过系统监控机监视各分机的工作状态，对各分机工作参数和工作状态进行设置，此控制方式优先级最低。具有本控功能的单机都可进行远控，但ACU除外(只监视不控制)。本控为应急使用方式；分控和远控为临时使用方式；正常使用方式是遥测站按照接收作业自动运行，在轨监测值班人员通过远控计算机监视遥测站工作状态，遥测站机房无人值守。自动化运行中，遥测站自主控制跟踪方式采用程序跟踪方式在卫星出现的预定时间、方位控制天线进入搜索模式，捕获稳定后转自跟踪方式；自跟踪异常下转程序跟踪，重新捕获。接收作业生成过程是在轨监测值班人员在远控计算机上运行作业生成工具，设置计算参数，确认遥测站接收作业。根据需要修改计算参数，重新生成作业。符合要求后远程启动接收作业，原接收作业停止运行。系统监控机运行工程遥测接收作业，在轨监测值班人员通过远控计算机监视接收作业运行状态。
发明内容
本发明的目的是生成工程遥测接收站作业，提高遥测站自动化运行水平。方法包括计算跟踪弧段和生成遥测站接收作业两部分。根据本发明提供的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，包括如下步骤步骤1:跟踪弧段任务计算，具体为，根据多颗卫星瞬时轨道根数和遥测站位置计算相应卫星跟踪弧段任务；步骤2 :生成遥测站接收作业，具体为，根据卫星跟踪弧段任务，排除接收冲突，将卫星工程遥测接收任务按时间顺序排序，生成遥测站接收作业。优选地，采用轨道根数驱动，其中，轨道根数是瞬时轨道根数，坐标系是地心赤道惯性坐标系J2000。优选地，多颗星瞬时轨道根数中时间参数日期相同，轨道递推时间为若干天。优选地，所述轨道递推时间的天数由轨道根数精度、轨道递推模型精度和遥测站天线口径确定。优选地，所述遥测站天线口径为7. 3m，所述轨道递推时间为7天。优选地，跟踪弧段根据遥测接收站几何遮挡条件计算，接收任务开始时刻是卫星出遮挡，接收任务结束时刻是卫星进入遮挡。优选地，根据卫星跟踪弧段任务和卫星优先级定义，排除接收冲突，其中，卫星优先级可设。优选地，所述多颗卫星为太阳同步轨道卫星和/或地球同步轨道卫星。优选地，所述遥测站位置采用大地测量方式。优选地，-如果某卫星优先级低于地球同步卫星优先级，在有地球同步卫星工程遥测接收任务的情况下则不接收卫星工程遥测数据；-如果某跟踪弧段的最大仰角小于最小跟踪仰角，则不安排自动接收工程遥测；-如果跟踪弧段持续时间小于最小跟踪弧段持续时间，则不安排自动接收工程遥测；以及-如果相邻跟踪弧段间隔小于任务转换时间，则认为接收冲突。其中，跟踪弧段计算精度需要满足遥测站捕获要求，即1.3°天线波束宽度。跟踪弧段计算精度取决于轨道根数精度、轨道递推模型精度。跟踪弧段计算模型分为太阳同步轨道和地球同步轨道两种类型说明。轨道计算采用数值积分法，以瞬根直接递推，在短期内，使用J2000. O坐标系下的笛卡儿坐标直接积分可以满足地面天线跟踪的要求。数值积分采用阿达姆斯一考威尔多步积分方法。计算地球非球形摄动项时将J2000. O坐标系下的卫星空间位置转换到实际历元对应的瞬时地球固连坐标系，模型精度考虑到4X4阶地球非球形摄动，其中，必须考虑格林尼治恒星时、岁差、章动这三项因素；计算太阳、月球引力摄动时，直接采用DE405星历；
计算大气阻力摄动时,考虑Jacchia-Roberts模型；最后，对于计算所得的J2000. O坐标系下的卫星坐标需转换至当时的地球固连坐标系下，从而计算与地面站的相对关系及可跟踪性。太阳同步轨道跟踪弧段计算精度分析如下太阳同步轨道根数精度是半长轴15m、偏心率O. 00007、倾角O. 007°、升交点赤经
0.012°、近地点幅角3°。初始轨道误差对卫星位置确定的影响如下
权利要求
1.一种基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤1:跟踪弧段任务计算，具体为，根据多颗卫星瞬时轨道根数和遥测站位置计算相应卫星跟踪弧段任务； 步骤2 :生成遥测站接收作业，具体为，根据卫星跟踪弧段任务，排除接收冲突，将卫星工程遥测接收任务按时间顺序排序,生成遥测站接收作业。
2.根据权利要求1所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，采用轨道根数驱动，其中，轨道根数是瞬时轨道根数，坐标系是地心赤道惯性坐标系 J2000。
3.根据权利要求1所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，多颗星瞬时轨道根数中时间参数日期相同，轨道递推时间为若干天。
4.根据权利要求3所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，所述轨道递推时间的天数由轨道根数精度、轨道递推模型精度和遥测站天线口径确定。
5.根据权利要求4所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，所述遥测站天线口径为7. 3m，所述轨道递推时间为7天。
6.根据权利要求1所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，跟踪弧段根据遥测接收站几何遮挡条件计算，接收任务开始时刻是卫星出遮挡，接收任务结束时刻是卫星进入遮挡。
7.根据权利要求1所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，根据卫星跟踪弧段任务和卫星优先级定义，排除接收冲突，其中，卫星优先级可设。
8.根据权利要求1所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，所述多颗卫星为太阳同步轨道卫星和/或地球同步轨道卫星。
9.根据权利要求1所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于，所述遥测站位置采用大地测量方式。
10.根据权利要求7所述的基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，其特征在于， -如果某卫星优先级低于地球同步卫星优先级，在有地球同步卫星工程遥测接收任务的情况下则不接收卫星工程遥测数据； -如果某跟踪弧段的最大仰角小于最小跟踪仰角，则不安排自动接收工程遥测； -如果跟踪弧段持续时间小于最小跟踪弧段持续时间，则不安排自动接收工程遥测； -如果相邻跟踪弧段间隔小于任务转换时间，则认为接收冲突。
全文摘要
本发明公开了一种基于轨道驱动的自动化工程遥测接收站作业生成方法，在卫星工程遥测接收任务实施中使用。该方法包括两部分第一部分是计算跟踪弧段任务，功能是根据多颗卫星瞬时轨道根数和遥测站位置来计算相应卫星跟踪弧段；第二部分是生成遥测站接收作业，功能是根据卫星跟踪弧段任务和卫星优先级定义，排除跟踪弧段任务冲突，将卫星接收任务按时间顺序排序，即生成了遥测站接收作业。该作业是遥测站自动化运行接收任务的依据。
文档编号G05B19/418GK103064366SQ20121053282
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者刘利军, 唐琪佳, 党建成, 白沁园 申请人:上海卫星工程研究所