本發(fā)明屬于航天偵察，具體地說，一種面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、航天偵察技術(shù)通常集成多種傳感器，結(jié)合光學(xué)、雷達(dá)和電子偵察技術(shù)，對地面目標(biāo)進(jìn)行全天候的探測，可以提供更全面和準(zhǔn)確的情報(bào)信息。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于對地面區(qū)域的覆蓋分析，一切信息都是來源于可以觀測到的區(qū)域。在實(shí)際運(yùn)用中，研究高效的星座對地覆蓋率快速計(jì)算方法，是評估星座對地覆蓋效果的關(guān)鍵。

2、現(xiàn)有的衛(wèi)星對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的計(jì)算方法適用于計(jì)算單顆衛(wèi)星的覆蓋情況，當(dāng)衛(wèi)星規(guī)模增加時，對地面網(wǎng)格區(qū)域的遍歷次數(shù)急劇增加，嚴(yán)重影響計(jì)算速度。另外，要提高計(jì)算精度，還需要對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行更加精細(xì)的網(wǎng)格劃分，對計(jì)算速度的影響成指數(shù)級增加。

3、公布號為cn116975504a的專利公開了一種用于衛(wèi)星偵察覆蓋區(qū)域目標(biāo)的快速計(jì)算方法，該方法雖然可以快速計(jì)算衛(wèi)星偵察覆蓋區(qū)域，但并未運(yùn)用到星座上。公布號為cn116975501a的專利公開了一種優(yōu)化衛(wèi)星載荷對地面目標(biāo)覆蓋計(jì)算的方法，該方法雖然可以解決衛(wèi)星載荷覆蓋地面目標(biāo)的時間和區(qū)間計(jì)算時間過長的問題，但并未對覆蓋區(qū)域的覆蓋率進(jìn)行快速計(jì)算。公布號為cn117493796a的專利公開了一種基于網(wǎng)格點(diǎn)法的衛(wèi)星波束覆蓋重?cái)?shù)計(jì)算方法，該方法可以用來計(jì)算衛(wèi)星波束覆蓋重?cái)?shù)，但用使用網(wǎng)格法的計(jì)算效率比較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對衛(wèi)星數(shù)量多、地面目標(biāo)區(qū)域多樣化、覆蓋率計(jì)算耗時等問題，提出一種面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，可以高效、準(zhǔn)確地計(jì)算出星座對地面目標(biāo)區(qū)域的覆蓋率。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

3、步驟（1）：對星座衛(wèi)星進(jìn)行粗略軌道遞推，得到衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)，并計(jì)算所有衛(wèi)星對所有地面目標(biāo)區(qū)域的覆蓋關(guān)系；

4、步驟（2）：根據(jù)衛(wèi)星和地面目標(biāo)區(qū)域的覆蓋關(guān)系，使用動態(tài)步長，快速定位出衛(wèi)星相對地面目標(biāo)區(qū)域的入境前和出境后的星下點(diǎn)位置；

5、步驟（3）：計(jì)算同一顆衛(wèi)星相對同一地面目標(biāo)區(qū)域的所有波束覆蓋區(qū)域，并將所有波速覆蓋區(qū)域合并為一個波束覆蓋條帶；

6、步驟（4）：計(jì)算同一顆衛(wèi)星相對同一地面目標(biāo)區(qū)域的波束覆蓋條帶和目標(biāo)區(qū)域的交集，該區(qū)域即為地面目標(biāo)區(qū)域被單顆衛(wèi)星所覆蓋的區(qū)域；

7、步驟（5）：統(tǒng)計(jì)同一地面目標(biāo)區(qū)域，被每顆相關(guān)衛(wèi)星所覆蓋到的部分，計(jì)算其并集，即可根據(jù)其與地面目標(biāo)區(qū)域的比值，得出星座對地面目標(biāo)區(qū)域的覆蓋率。

8、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：（1）單顆星的覆蓋問題計(jì)算速度快，精度高。本發(fā)明通過使用動態(tài)步長來遞推衛(wèi)星軌道，大大減少了衛(wèi)星軌道的計(jì)算時間，同時通過判斷衛(wèi)星最大波束輪廓和地面區(qū)域最大輪廓是否相交來篩選與地面目標(biāo)區(qū)域相關(guān)的衛(wèi)星，計(jì)算效率更高，對于衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域計(jì)算，通過在大地坐標(biāo)系下，將覆蓋區(qū)域抽象為多邊形，使用多邊形交并運(yùn)算法則，進(jìn)行快速計(jì)算。該計(jì)算方法，速度快，精度高，相比于傳統(tǒng)網(wǎng)格法，計(jì)算效率不受精度的影響。（2）對于星座的對地覆蓋問題能夠快速定位到相關(guān)的衛(wèi)星。

技術(shù)特征：

1.一種面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟（1）的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟（2）的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟（3）的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟（4）的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟（5）的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種面向星座對地目標(biāo)區(qū)域覆蓋率的快速計(jì)算方法。該方法針對衛(wèi)星數(shù)量多、覆蓋率計(jì)算量大、計(jì)算精度低等問題，設(shè)計(jì)了一種快速定位相關(guān)衛(wèi)星、快速計(jì)算覆蓋率并保持較高精度的計(jì)算方法。首先進(jìn)行衛(wèi)星軌道遞推、基于二分法快速定位與目標(biāo)區(qū)域相關(guān)的衛(wèi)星。其次，根據(jù)衛(wèi)星載荷類型，計(jì)算衛(wèi)星對地的波束覆蓋區(qū)域。最終，將波束覆蓋區(qū)域抽象為平面多邊形，計(jì)算衛(wèi)星對地波束覆蓋條帶多邊形和地面目標(biāo)區(qū)域多邊形的交集，快速計(jì)算出衛(wèi)星對地面目標(biāo)區(qū)域的覆蓋率。本發(fā)明針對衛(wèi)星數(shù)量多、覆蓋率計(jì)算量大、計(jì)算精度低等問題，能夠快速定位相關(guān)衛(wèi)星，快速計(jì)算覆蓋率并保持較高精度。

技術(shù)研發(fā)人員：孫松濤,郭浩男,王睿,李易瑋,王天燁,宋斌,李雅婧,趙高鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15