Walker星座的地面跟踪天线寻星方法、装置及设备与流程

本发明涉及天文观测，尤其涉及一种walker星座的地面跟踪天线寻星方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着卫星互联网在军工通信和民用互联网普及中扮演越来越重要的角色，低轨卫星通信网络在全球通信和互联网接入、5g、物联网、太空军事能力应用等方面极具潜力，是商业航天技术和主要大国太空和军事战略博弈的必争之地，未来通信小卫星市场空间广阔。面对大型通信星座数以千计的卫星数量，地面跟踪天线的快速寻星能力则成为评价其跟踪性能的一个关键指标。

2、传统的卫星测控跟踪技术中，一般采用遍历星座进行轨道预报，并对天线位置采用计算卫星三点报和详细预报的方式，该方式计算精度高，但是要求遍历所有卫星，因此要求运算量较大，在进行大规模星座计算时，无法达到令人满意的结果。另外还有采用对整个星座进行星下点推算的解析法的计算方式，该计算方法的计算效率有较大提高，但本质上仍然采用遍历方式进行，计算精度有所降低。

3、有鉴于此，亟需提供一种能够提高计算精度，减少运算量的地面跟踪天线快速寻星方法。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种walker星座的地面跟踪天线寻星方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以解决相关技术中地面跟踪天线寻星时运算量大，且精度不高的技术问题。

2、本说明书一个或多个实施例提供了一种walker星座的地面跟踪天线寻星方法，包括：

3、获取walker星座内各卫星参数，天线位置参数，设定初始轨道面内的各卫星坐标数据；

4、基于walker星座内各卫星参数，天线位置参数，计算初始轨道面内各卫星的跟踪仰角，对比确定最大的跟踪仰角作为第一跟踪仰角，其对应的卫星为第一卫星；

5、以第一卫星为第一交点，设定过第一交点与初始轨道面垂直的同圆心的轨道，所述轨道与walker星座中其他卫星轨道相交获得各第二交点，确定与各第二交点距离最近的卫星构成近点卫星，并依次计算各近点卫星的第二跟踪仰角；

6、对比第一跟踪仰角与所述各第二跟踪仰角，确定最大的跟踪仰角为极大跟踪仰角，其对应的卫星为目标卫星。

7、进一步地，所述计算初始轨道面内各卫星的跟踪仰角具体包括步骤：

8、以任意一卫星为第一卫星，计算第一卫星的升交点赤经和升交点角距，并通过星下点计算方法计算所述第一卫星对应的星下点的经度和纬度；

9、根据第一卫星对应的星下点的经度、纬度和轨道高度计算第一卫星的跟踪仰角，并计算与其相邻两个卫星的各跟踪仰角，

10、通过比较获得最大跟踪仰角，确定跟踪仰角的增大方向；

11、沿着所述跟踪仰角的增大方向，依次计算初始轨道面内各卫星的跟踪仰角。

12、进一步地，所述计算所述各近点卫星的第二跟踪仰角，包括：

13、根据walker星座内各卫星参数确定所述各近点卫星的编号；

14、根据所述各近点卫星的编号，计算所述各近点卫星的升交点赤经和升交点角距，并转换为所述各近点卫星对应的星下点的经度和纬度；

15、根据所述各近点卫星对应的星下点的经度和纬度计算所述各近点卫星的跟踪仰角。

16、进一步地，所述对比第一跟踪仰角与所述各第二跟踪仰角，确定最大的跟踪仰角为极大跟踪仰角，其对应的卫星为目标卫星，包括：

17、以初始轨道面为起点，计算两个相邻轨道面的近点卫星的各第二跟踪仰角；

18、对比第一跟踪仰角与两个相邻轨道面的近点卫星的各第二跟踪仰角，确定跟踪仰角的增大方向；

19、沿着跟踪仰角的增大方向，计算各近点卫星的跟踪仰角，并对比各近点卫星的跟踪仰角中数值最大的跟踪仰角为极大跟踪仰角，其对应的卫星为目标卫星。

20、进一步地，还包括：

21、以步进时间为间隔，计算不同角距下的跟踪卫星的极大跟踪仰角和方位角；

22、当时间间隔小于步进时间时，向天线发送所述方位角和所述跟踪仰角，引导天线跟踪所述跟踪卫星。

23、进一步地，还包括：

24、跟踪过程中，目标卫星实时更新的跟踪仰角低于天线最低跟踪仰角时，重新计算所述目标卫星所在轨道面的最大跟踪仰角及其对应的卫星替换为第一卫星并重新确定目标卫星。

25、本说明书一个或多个实施例提供了一种walker星座的地面跟踪天线寻星装置，包括：

26、参数获取及设定模块，用于获取walker星座内各卫星参数，天线位置参数，设定初始轨道面内的各卫星坐标数据；

27、第一卫星确认模块，用于基于walker星座内各卫星参数，天线位置参数，计算初始轨道面内各卫星的跟踪仰角，对比确定最大值的跟踪仰角作为第一跟踪仰角，其对应的卫星为第一卫星；

28、近点卫星确认模块，用于以第一卫星为第一交点，设定过第一交点与初始轨道面垂直的同圆心的轨道，所述轨道与walker星座中其他卫星轨道相交获得各第二交点，确定与各第二交点距离最近的卫星构成近点卫星，并依次计算各近点卫星的第二跟踪仰角；

29、目标卫星确认模块，用于对比第一跟踪仰角与所述各第二跟踪仰角，确定星座内最大的跟踪仰角为极大跟踪仰角，其对应的卫星为目标卫星。

30、具体地，所述近点卫星确认模块，还用于：

31、根据walker星座内各卫星参数确定所述各近点卫星的编号；

32、根据所述各近点卫星的编号，计算所述各近点卫星的升交点赤经和升交点角距，并转换为所述各近点卫星对应的星下点的经度和纬度；

33、根据所述各近点卫星对应的星下点的经度和纬度计算所述各近点卫星的跟踪仰角。

34、本说明书一个或多个实施例提供了计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述walker星座的地面跟踪天线寻星方法。

35、本说明书一个或多个实施例提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现walker星座的地面跟踪天线寻星方法的步骤。

36、本发明的有益效果：通过对walker卫星星座的模型特点的解析，基于求解轨道面内的卫星对于地面天线的第一跟踪仰角，以该第一跟踪仰角对应的卫星为起点，设定与初始轨道面垂直的平面，与walker星座中其他卫星轨道相交的交点，确定其他轨道面上与对应交点距离最近的卫星构成近点卫星，并计算各近点卫星的第二跟踪仰角，再通过对比第一跟踪仰角与所述各第二跟踪仰角，确定来寻找当前天线可观测的最佳卫星。该方法利用walker星座的构型特点，仅需要对星座内部分卫星进行星下点计算的方式，实现了对星座内卫星的天线可见性及跟踪效果进行评估，并找到当前时刻跟踪条件最好的卫星，大大缩短了了卫星星座的寻星时间，将一个n/m/f参数的walker星座的寻星过程运算工作量从n*m降低到1/2(n/m+m)，大幅度的减少了计算量和对处理器的性能要求。