iang與衛(wèi)星-地面站矢量DimianZhanShiLiang的夾角JiaJiao角度值等于步驟I)中獲取的“數(shù)傳天線不受遮擋情況下的最大轉(zhuǎn)角” 一一90°。
[0255]d.在2D Graphics中，可以看到衛(wèi)星的星下線軌跡將圓形的地面站可視區(qū)域分成了兩塊。東側(cè)較小的那一塊就是“數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域的東段”。
[0256]6)在STK中畫出數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域的西段
[0257]與步驟5)方法類似，利用步驟I)的輸入?yún)?shù)、步驟2)的計算結(jié)果、步驟3)的可視區(qū)域和步驟4)的三維特征，可以在STK上畫出數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域的西段。其具體過程如下:
[0258]61)在STK中設(shè)置衛(wèi)星姿態(tài)為數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大負(fù)側(cè)擺角
[0259]本步驟中要設(shè)置衛(wèi)星姿態(tài)為數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大負(fù)側(cè)擺角，其具體過程如下:
[0260]a.在 STK 中，在左側(cè) Object Browser 欄中單擊 Satellitel，復(fù)制，粘貼，在 ObjectBrowser欄中將出現(xiàn)一個復(fù)制的衛(wèi)星Satellite〗；
[0261]b.雙擊Satellite2，打開衛(wèi)星屬性設(shè)置窗口 ；
[0262]c.在屬性設(shè)置窗口中點擊Basic-Attitude，在該界面中，在第一個Type欄選擇 Fixed in Axes，在 Reference Axes 欄選擇 “Satellite2VVLH”，在第二個 Type 欄選擇YPR Angles，在Roll欄填入步驟2)中算得的“數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角”的負(fù)值-27deg ;
[0263]d.點擊0K，此時在3D Graphics中可以看到Satellite2姿態(tài)的偏轉(zhuǎn)情況。
[0264]62)顯示數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域的西段
[0265]具體過程如下:
[0266]a.在STK中，點擊工具欄上的Start按鈕，使衛(wèi)星Satellite2在軌道上運行。在2D Graphics中觀察，直到衛(wèi)星Satellite2飛到地面站Facilityl可視區(qū)域內(nèi)。點擊工具欄上的Decrease Time Step使其運行速度減慢。在3D Graphics中觀察，直到衛(wèi)星-地面站矢量DiMianZhanShiLiang位于衛(wèi)星本體系YZ平面YZ-PingMian內(nèi)。
[0267]b.在左側(cè)Object Browser欄中雙擊Satellite〗，打開衛(wèi)星屬性設(shè)置窗口。在屬性設(shè)置窗口中點擊Basic-Orbit。不斷調(diào)整RAAN參數(shù)，每次修改完后點擊界面中的Apply按鈕，使修改生效；修改的同時在3D Graphics中觀察數(shù)傳天線零位矢量LingWeiShiLiang與衛(wèi)星-地面站矢量DiMianZhanShiLiang的夾角JiaJiao角度值，直到其等于步驟I)中獲取的“數(shù)傳天線不受遮擋情況下的最大轉(zhuǎn)角” 一一90°。需要注意的是，修改RAAN后的軌道必須保證衛(wèi)星處于地面站的西邊；
[0268]c.重復(fù)上面步驟62) -a和步驟62) _b，對衛(wèi)星在軌道上的位置和RAAN參數(shù)進行微調(diào)，直至上述的兩個條件都得到滿足，即:衛(wèi)星-地面站矢量DiMianZhanShiLiang位于衛(wèi)星本體系YZ平面YZ-PingMian內(nèi)；數(shù)傳天線零位矢量LingWeiShiLiang與衛(wèi)星-地面站矢量DiMianZhanShiLiang的夾角JiaJiao角度值等于步驟I)中獲取的“數(shù)傳天線不受遮擋情況下的最大轉(zhuǎn)角”--90°。
[0269]d.進入2D Graphics，可以看到衛(wèi)星的星下線軌跡將圓形的地面站可視區(qū)域分成了三塊。東側(cè)較小的那一塊就是步驟52)-d中獲得的“數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域的東段”。西側(cè)較小的那一塊就是“數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域的西段”。兩塊面積之和，即為“數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域”。
[0270]7)計算衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率
[0271]在步驟5)與步驟6)結(jié)束后，已經(jīng)獲得了“數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域”，分為東段和西段。下面利用該結(jié)果及步驟I)中的“衛(wèi)星最大側(cè)擺角”和步驟2)中的“數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角”，計算衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率。其具體步驟如下:
[0272]71)計算面積比
[0273]在2D Graphics中，觀察步驟62)_d得到的“數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域”的東段和西段。目視估算東段和西段區(qū)域的面積占整個地面站可視區(qū)域的比例，求出面積比。經(jīng)估算，陰影面積約占整個地面站可視區(qū)域面積的10%
[0274]計算公式如下:
[0275]面積比
[0276]< (東段面積+西段面積)/總面積
[0277]?10% (目視估算)
[0278]72)計算角度比
[0279]利用步驟I)中的衛(wèi)星最大側(cè)擺角和步驟2)中的“數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角”，求出角度比。
[0280]計算公式如下:
[0281]角度比
[0282]< (最大側(cè)擺角-不會受到遮擋的最大側(cè)擺角)/最大側(cè)擺角
[0283]= 1-不會受到遮擋的最大側(cè)擺角/最大側(cè)擺角
[0284]= 1-27。 /35°
[0285]^ 22.86%
[0286]73)求出遮擋概率
[0287]利用面積比和角度比，可以求出衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率。
[0288]計算公式如下:
[0289]遮擋概率
[0290]=面積比*角度比
[0291]彡10% *22.86%
[0292]^ 3%
[0293]上述公式算出的，就是衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率，其計算結(jié)果并非一個確定的精確值，而是小于一個值。也就是說，計算得到的結(jié)果是給出遮擋概率的一個最大值。
[0294]74)給出衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率指標(biāo)
[0295]此時，可以給出衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率指標(biāo)，作為衛(wèi)星設(shè)計的系統(tǒng)指標(biāo)。其指標(biāo)提法如下:
[0296]?衛(wèi)星側(cè)擺角絕對值不超過27°時，側(cè)擺實傳時數(shù)傳天線不會受到遮擋；
[0297]?衛(wèi)星側(cè)擺角絕對值超過27°度時，側(cè)擺實傳時數(shù)傳天線受到遮擋的概率不超過
[0298]8)輸出最終結(jié)果
[0299]根據(jù)之前的分析，步驟8)的最終結(jié)果可由步驟2)直接到達，也可由步驟2)?步驟7)逐漸獲得，取決于步驟2)的判斷條件是否滿足。在本實施案例中，由于步驟8)的條件獲得了滿足，因此最終結(jié)果由步驟2)?步驟7)逐漸獲得。
[0300]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容，尤其是關(guān)于STK的操作方法，均屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種獲取衛(wèi)星在軌進行實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率的方法，其特征在于步驟如下: 1)獲取衛(wèi)星最大側(cè)擺角，以及數(shù)傳天線不受遮擋情況下的最大側(cè)擺角Θ; 2)計算獲得衛(wèi)星的對地張角和數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角，判斷最大側(cè)擺角是否大于數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角Θ，如果步驟I)中獲取的衛(wèi)星最大側(cè)擺角大于步驟2)中算得的數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角，則進入步驟3);否則，表明數(shù)傳天線肯定不會受到遮擋，遮擋概率為0%，此時得到衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率指標(biāo)，即側(cè)擺實傳時數(shù)傳天線不會受到遮擋； 3)在STK中畫出衛(wèi)星與地面站的可視區(qū)域； 4)在STK中設(shè)置所需三維特征 41)在STK中畫出數(shù)傳天線零位矢量與衛(wèi)星-地面站矢量的夾角； 42)在STK中設(shè)置衛(wèi)星本體系YZ平面； 5)數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域分為兩塊，分別位于衛(wèi)星星下線的東側(cè)和西側(cè)，分別定義為數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域的東段和西側(cè)；在STK中設(shè)置衛(wèi)星的側(cè)擺角為數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大正側(cè)擺角，畫出數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域的東段； 6)在STK中設(shè)置衛(wèi)星姿態(tài)為數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大負(fù)側(cè)擺角，畫出數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域的西段； 7)計算衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率 71)計算獲得面積比 確定步驟6)得到的數(shù)傳天線可能被遮擋區(qū)域的東段和西段面積，計算東段和西段區(qū)域的面積占整個地面站可視區(qū)域的比例，求出面積比的計算公式如下所示: 面積比< (東段面積+西段面積)/地面總面積 72)計算獲得角度比 利用步驟I)中的衛(wèi)星最大側(cè)擺角和步驟2)中的數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角，計算獲得角度比< (衛(wèi)星最大側(cè)擺角-數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角)/衛(wèi)星最大側(cè)擺角=1-數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角/衛(wèi)星最大側(cè)擺角； 73)獲得遮擋概率P=面積比*角度比<(東段面積+西段面積)/地面總面積* (1-數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角/衛(wèi)星最大側(cè)擺角)； 74)此時得到衛(wèi)星側(cè)擺實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率指標(biāo)，即當(dāng)衛(wèi)星側(cè)擺角絕對值不超過Θ度時，側(cè)擺實傳時數(shù)傳天線不會受到遮擋，當(dāng)衛(wèi)星側(cè)擺角絕對值超過Θ度時，側(cè)擺實傳時數(shù)傳天線受到遮擋的概率不超過P。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲取衛(wèi)星在軌進行實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率的方法，其特征在于:步驟2)中衛(wèi)星的對地張角和數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角具體計算方法為: 對地張角=asin (地球半徑/ (衛(wèi)星軌道高度+地球半徑))+余量角度；數(shù)傳天線不會受到遮擋的最大側(cè)擺角=數(shù)傳天線不受遮擋情況下的最大轉(zhuǎn)角-衛(wèi)星的對地張角。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種獲取衛(wèi)星在軌進行實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率的方法，其特征在于:步驟3)中在STK中畫出衛(wèi)星與地面站的可視區(qū)域的具體方法如下: 31)建立仿真場景； 32)建立衛(wèi)星軌道；33)建立地面站；34)建立地面站天線；35)顯示衛(wèi)星與地面站的可視區(qū)域。
【專利摘要】本發(fā)明一種獲取衛(wèi)星在軌進行實傳時的數(shù)傳天線遮擋概率的方法，首先，計算得到衛(wèi)星的對地張角和數(shù)傳天線不會受到遮擋最大側(cè)擺角；然后，建立STK仿真場景，畫出數(shù)傳天線可能受到遮擋的區(qū)域；其次，利用面積比和角度比，計算遮擋概率；最后，根據(jù)計算結(jié)果，給出數(shù)傳天線遮擋概率指標(biāo)的提法。本發(fā)明提出了一種分析數(shù)傳天線遮擋概率的全新思路，創(chuàng)造了面積比和角度比的概念，并給出了利用面積比和角度比來計算數(shù)傳天線遮擋概率的方法，結(jié)合STK強大的二維三維顯示功能，利用非常小的計算量來實現(xiàn)對數(shù)傳天線遮擋概率的分析，有助于衛(wèi)星用戶和衛(wèi)星研制方對衛(wèi)星在軌工作效能進行評估和考核，對于衛(wèi)星用戶和衛(wèi)星研制方制定相關(guān)指標(biāo)提供了重要依據(jù)。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105183959
【申請?zhí)枴緾N201510527488
【發(fā)明人】閻誠, 李琳琳, 趙健, 李志壯
【申請人】航天東方紅衛(wèi)星有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月25日