一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法
【專利摘要】一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法，本發(fā)明提出了一種新的設(shè)計(jì)思路：衛(wèi)星-地心連線與衛(wèi)星-有源定標(biāo)器連線的夾角與衛(wèi)星視角差最小時，衛(wèi)星天線波束中心與地球的交點(diǎn)離有源定標(biāo)器最近，本發(fā)明具體步驟：（1）建立坐標(biāo)系—地球坐標(biāo)系、地理坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系；（2）獲取衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)和有源定標(biāo)器位置信息；（3）計(jì)算衛(wèi)星與定標(biāo)器連線的矢量和地心與衛(wèi)星連線的的夾角α角；（4）定位衛(wèi)星位置；（5）將矢量轉(zhuǎn)換到載體坐標(biāo)系（6）計(jì)算定標(biāo)器天線相對于定標(biāo)器自身（載體坐標(biāo)系）的方位角ψ、俯仰角θ；（7）通過伺服控制系統(tǒng)控制天線按照這兩個角轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)定標(biāo)器和衛(wèi)星對準(zhǔn)。本方法依據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換理論，沒有近似誤差，對準(zhǔn)精度高。
【專利說明】一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法，屬于空間微波遙感【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]星載微波散射計(jì)有源定標(biāo)器是星載微波散射計(jì)在軌測試定標(biāo)的設(shè)備，對保證微波散射計(jì)觀測任務(wù)的連續(xù)性和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的一致性具有重要意義。確定定標(biāo)器與衛(wèi)星指向的對準(zhǔn)方法直接影響有源定標(biāo)器對星試驗(yàn)的成敗，是有源定標(biāo)器的一個關(guān)鍵點(diǎn)。該方法得到了實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)，2013年上半年成功完成了有源定標(biāo)器外場試驗(yàn)。
[0003]目前，國外星載微波散射計(jì)有源定標(biāo)器確定定標(biāo)器與衛(wèi)星指向的對準(zhǔn)方法未見公開報(bào)道。如圖2所示，國內(nèi)一般采用星下點(diǎn)與定標(biāo)器連線確定方位角，根據(jù)衛(wèi)星視角計(jì)算定標(biāo)器俯仰角的方法來實(shí)現(xiàn)定標(biāo)器和衛(wèi)星對準(zhǔn)，根據(jù)衛(wèi)星高度和衛(wèi)星視角計(jì)算地距R，然后以有源定標(biāo)器位置B為圓心，R為半徑畫圓，根據(jù)軌道預(yù)測數(shù)據(jù)計(jì)算星下點(diǎn)軌跡，星下點(diǎn)軌跡和圓的交點(diǎn)Al和A2認(rèn)為是衛(wèi)星中心波束與地球交點(diǎn)離有源定標(biāo)器最近的點(diǎn)，BAl與BA2與過B點(diǎn)經(jīng)線的夾角為衛(wèi)星前視和后視的方位角約、cPi。
[0004]從上面的介紹可知，現(xiàn)用的確定定標(biāo)器與衛(wèi)星指向的對準(zhǔn)方法計(jì)算迅速，且容易理解，但是這種方法計(jì)算存在如下幾個方面的不足:
[0005](I)衛(wèi)星到星下點(diǎn)的距離隨著衛(wèi)星運(yùn)動在變化，而這種方法直接用衛(wèi)星高度確定R，會引入誤差；
[0006](2)定標(biāo)器擺放的位置離水平面有一定距離，這種方法沒有考慮定標(biāo)器的高度影響，引入了誤差；
[0007](3)這種方法認(rèn)為A、B1、B2在一個水平面內(nèi)，而實(shí)際不是，引入了誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法，通過衛(wèi)星-地心連線與衛(wèi)星-有源定標(biāo)器連線的夾角與衛(wèi)星視角差最小時實(shí)現(xiàn)定標(biāo)器和衛(wèi)星對準(zhǔn)的調(diào)整，減少了定標(biāo)過程中的誤差，提高了定標(biāo)精度。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0010]一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法包括步驟如下:
[0011](I)建立地球坐標(biāo)系、地理坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系；
[0012]所述地球坐標(biāo)系用用OXeJeZe表示,原點(diǎn)為地球中心，Ze軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，xe>I軸在地球赤道平面內(nèi)軸在赤道平面內(nèi)指向格林威治子午線，I軸指向東經(jīng)90°方向；所述地理坐標(biāo)系用oxgygzg表示,原點(diǎn)為載體重心，指向東，yg軸指向北，Zg軸指向天；地理坐標(biāo)系相對于地球坐標(biāo)系的方位關(guān)系就是載體的地理位置信息，所述地理位置信息為經(jīng)度λ和緯度L ;所述載體坐標(biāo)系oxbybzb表示,原點(diǎn)為載體重心，Xb軸沿載體橫軸向右，yb軸沿載體縱軸向前，Zb軸沿載體立軸向上，該坐標(biāo)系與載體固連(這個坐標(biāo)系隨著載體運(yùn)動而運(yùn)動)，載體坐標(biāo)系相對與地理坐標(biāo)系的角度關(guān)系就是載體的俯仰角、橫滾角和方位角；
[0013](2)獲取衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)和有源定標(biāo)器位置信息，所述的衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星位置和時間預(yù)測信息；
[0014]衛(wèi)星某時刻在地球坐標(biāo)系的位置A的坐標(biāo)為[xae，yae, z JT，有源定標(biāo)器在地球坐標(biāo)系的位置B的坐標(biāo)為[xbe;，ybe, zbe]τ, ο為地球質(zhì)心；
[0015](3)利用步驟(2)中的衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)和有源定標(biāo)器位置信息計(jì)算得到衛(wèi)星與定標(biāo)器連線的矢量瓦i和地心與衛(wèi)星連線的矢量3的夾角α角；所述的α角計(jì)算方法如下:
[0016]矢量BA為:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種定標(biāo)器與衛(wèi)星指向?qū)?zhǔn)的確定方法，其特征在于步驟如下: (1)建立地球坐標(biāo)系、地理坐標(biāo)系和載體坐標(biāo)系； 所述地球坐標(biāo)系用OXeJeZei表示,原點(diǎn)為地球中心，Ze軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，xe、ye軸在地球赤道平面內(nèi)，^軸在赤道平面內(nèi)指向格林威治子午線，軸指向東經(jīng)90°方向；所述地理坐標(biāo)系用oxgygzg表示,原點(diǎn)為載體重心，指向東，yg軸指向北，Zg軸指向天；地理坐標(biāo)系相對于地球坐標(biāo)系的方位關(guān)系就是載體的地理位置信息，所述地理位置信息為經(jīng)度入和緯度L ;所述載體坐標(biāo)系oxbybzb表示,原點(diǎn)為載體重心，Xb軸沿載體橫軸向右，yb軸沿載體縱軸向前，Zb軸沿載體立軸向上,該坐標(biāo)系與載體固連,載體坐標(biāo)系相對與地理坐標(biāo)系的角度關(guān)系就是載體的俯仰角、橫滾角和方位角； (2)獲取衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)和有源定標(biāo)器位置信息，所述的衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星位置和時間預(yù)測信息； 衛(wèi)星某時刻在地球坐標(biāo)系的位置A的坐標(biāo)為[xae，yae, zae]T,有源定標(biāo)器在地球坐標(biāo)系的位置B的坐標(biāo)為[xbe;，ybe, zbe]τ, ο為地球質(zhì)心； (3)利用步驟(2)中的衛(wèi)星軌道預(yù)測數(shù)據(jù)和有源定標(biāo)器位置信息計(jì)算得到衛(wèi)星與定標(biāo)器連線的矢量巧和地心與衛(wèi)星連線的矢量g的夾角α角；所述的α角計(jì)算方法如下: 矢量BA Al:

【文檔編號】G01S7/40GK103675773SQ201310636410
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】金阿鑫, 段崇棣, 薛強(qiáng), 呂愛玲, 劉麗霞, 王小寧, 李 浩, 譚小敏, 陳文新 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所