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系统仿真学报 2008年第18期20卷 4850-4853页

作者：唐荣富易东云罗强张栋国防科学技术大学数学与系统科学系长沙410073

研究LEO卫星可见性的快速算法在事件驱动和时间步进的实时仿真环境中具有非常重要的意义。首先对LEO卫星的运动特点进行理论分析,引入了"可视球冠"的概念并给出了一些新的计算公式。然后在此基础上提出了计算LEO卫星可见期的变轨交圆补... 详细信息

研究LEO卫星可见性的快速算法在事件驱动和时间步进的实时仿真环境中具有非常重要的意义。首先对LEO卫星的运动特点进行理论分析,引入了"可视球冠"的概念并给出了一些新的计算公式。然后在此基础上提出了计算LEO卫星可见期的变轨交圆补偿(SOICC)算法。与以往的方法不同,本算法采用变倾角的大圆近似可视窗口内的星下点轨迹并建立了补偿方法。仿真结果表明本算法的可见期误差约为0.152%,可见始末时刻的误差约为0.92秒,具有很高的精度。

关键词： LEO卫星可见性可视球冠变轨交圆补偿法

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LEO卫星可见性问题研究

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作者：唐荣富国防科学技术大学

学位级别：硕士

卫星可见性主要包括卫星与地面终端的可见期和可见始末时刻。卫星可见性研究对于卫星系统设计、性能评价、航天任务规划和军事仿真等都具有重要意义。目前的在轨卫星按卫星轨道高度可分为LEO卫星、MEO卫星、GEO卫星、HEO卫星。论文主要... 详细信息

卫星可见性主要包括卫星与地面终端的可见期和可见始末时刻。卫星可见性研究对于卫星系统设计、性能评价、航天任务规划和军事仿真等都具有重要意义。目前的在轨卫星按卫星轨道高度可分为LEO卫星、MEO卫星、GEO卫星、HEO卫星。论文主要对LEO卫星可见性问题进行深入研究并建立可见性快速算法。研究LEO卫星可见性快速算法对于提高仿真效率,特别是在事件驱动和时间步进的实时仿真环境中,具有非常重要的意义。首先,论文介绍了二体运动的一些基本概念和知识,然后建立了圆轨道LEO卫星对于地面终端的可见性算法——变轨交圆补偿算法(shift orbit intersects circle compensation,SOICC)。在算法设计中,论文提出了“可视球冠”的概念来刻画卫星与地面终端的可见性。可视球冠是算法重要的理论基础,对算法的扩展应用也起到十分重要的桥梁作用。算法利用大圆弧近似可视窗口内的星下点轨迹获得可见性结果。仿真结果表明,SOICC算法的可见始末时刻的绝对误差约为0.92秒。其次,论文建立了椭圆轨道LEO卫星对于地面终端的可见性算法——真近点角迭代补偿算法(true anomaly iteration compensation,TAIC)。TAIC算法是将SOICC算法的主要思想扩展到椭圆轨道情形所建立的算法。TAIC算法的最大优点在于将真近点角而不是时间作为主要处理对象,从而避免了用数值方法求解超越方程:Kepler方程,因此算法计算量非常小。仿真结果表明,TAIC算法的可见始末时刻的绝对误差约为0.79秒。再次,通过建立合理的模型,论文将TAIC算法扩展应用在LEO卫星观测固定地面点目标问题、中继星与客户星的链接问题等,并给出了相应的仿真结果。对TAIC算法的其他扩展应用也作了相应的讨论。最后对论文进行了总结,并讨论了进一步的研究方向。

关键词： LEO卫星可见性可视球冠快速算法

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