阅读说明：本技术 人造卫星经过雷达探测范围的预报方法、系统、介质及设备 (Method, system, medium, and apparatus for forecasting passing of artificial satellite through radar detection range ) 是由 张艳 王志辉 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种人造卫星经过雷达探测范围的预报方法、系统、介质及设备,方法包括：获取卫星两行根数信息；剔除不可能进入雷达探测范围的卫星；建立卫星轨道预报模型；粗略筛选卫星能够进入探测范围的时间区间；精确计算卫星进入探测范围时间区间及进入时的视角。本发明实施例采用剔除不可能进入雷达探测范围的卫星和两次筛选相结合的方法,能够精确快速地预报人造卫星经过雷达探测范围的时间和进入时的视角,运算量小,耗时短,操作员能够根据本方法提供的结果快速地对雷达进行任务规划,更有效地执行跟踪任务。(The invention relates to a method, a system, a medium and equipment for forecasting artificial satellites passing through a radar detection range, wherein the method comprises the following steps: acquiring two-line root information of a satellite; rejecting satellites which cannot enter a radar detection range; establishing a satellite orbit forecasting model; roughly screening a time interval in which the satellite can enter a detection range; and accurately calculating the time interval when the satellite enters the detection range and the view angle when the satellite enters the detection range. According to the embodiment of the invention, the method of eliminating the satellite which cannot enter the radar detection range and the method of combining the two screening can be adopted, so that the time when the artificial satellite passes through the radar detection range and the view angle when the artificial satellite enters can be accurately and quickly forecasted, the calculation amount is small, the time consumption is short, an operator can quickly plan the task of the radar according to the result provided by the method, and the tracking task can be more effectively executed.)

人造卫星经过雷达探测范围的预报方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及卫星过境预报技术领域，尤其涉及一种人造卫星经过雷达探测范围的预报方法、系统、介质及设备。

背景技术

人造卫星在空间轨道运行时，经过雷达探测范围，雷达便能对其实施跟踪。

然而，现有技术中没有对人造卫星经过雷达探测范围进行预报的有效方案，无法精确快速地预报人造卫星经过雷达探测范围的时间和进入时的视角，雷达操作员无法预先对雷达进行任务规划，无法使雷达更有效地执行跟踪任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种人造卫星经过雷达探测范围的预报方法、系统、介质及设备。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种人造卫星经过雷达探测范围的预报方法，包括：

获取卫星两行根数信息，根据所述卫星两行根数信息解析出轨道参数信息；

根据所述轨道参数信息和雷达探测范围的包络区域信息剔除不可能进入雷达探测范围的卫星；

建立卫星轨道预报模型，利用所述卫星轨道预报模型和预设俯仰角过境门限预测指定时间段内可能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的粗略时间区间；

利用所述卫星轨道预报模型确定所述粗略时间区间内卫星的位置坐标，根据所述卫星的位置坐标和所述雷达探测范围的包络区域信息确定能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的精确时间区间及进入时的视角。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种人造卫星经过雷达探测范围的预报系统，包括：

轨道参数获取模块，用于获取卫星两行根数信息，根据所述卫星两行根数信息解析出轨道参数信息；

预筛选模块，用于根据所述轨道参数信息和雷达探测范围的包络区域信息剔除不可能进入雷达探测范围的卫星；

粗略筛选模块，用于建立卫星轨道预报模型，利用所述卫星轨道预报模型和预设俯仰角过境门限预测指定时间段内可能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的粗略时间区间；

精确计算模块，用于利用所述卫星轨道预报模型确定所述粗略时间区间内卫星的位置坐标，根据所述卫星的位置坐标和所述雷达探测范围的包络区域信息确定能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的精确时间区间及进入时的视角。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述方案所述的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的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程序时实现上述方案所述的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法。

本发明的有益效果是：本发明实施例采用剔除不可能进入雷达探测范围的卫星和两次筛选相结合的方法，能够精确快速地预报人造卫星经过雷达探测范围的时间和进入时的视角，运算量小，耗时短，操作员能够根据本方法提供的结果快速地对雷达进行任务规划，更有效地执行跟踪任务。

本发明附加的方面及其的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法流程图；

图2为本发明实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报系统结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法流程图。如图1所示，该方法包括：

S10，获取卫星两行根数信息，根据所述卫星两行根数信息解析出轨道参数信息；

具体地，可以从北美空防司令部(NORAD)网站下载的所需要的人造卫星的两行元素轨道数据(TLE)，解析出轨道参数，轨道参数包含NORAD卫星编号、TLE根数历元Time、轨道倾角i、升交点赤经Ω、轨道偏心率e、近地点幅角ω、平近点角M0以及每日环绕地球圈数L。

S20，根据所述轨道参数信息和雷达探测范围的包络区域信息剔除不可能进入雷达探测范围的卫星；

S30，建立卫星轨道预报模型，利用所述卫星轨道预报模型和预设俯仰角过境门限预测指定时间段内可能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的粗略时间区间；

S40，利用所述卫星轨道预报模型确定所述粗略时间区间内卫星的位置坐标，根据所述卫星的位置坐标和所述雷达探测范围的包络区域信息确定能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的精确时间区间及进入时的视角。

上述实施例中，通过获取卫星两行根数信息，剔除不可能进入雷达探测范围的卫星，建立卫星轨道预报模型，粗略筛选卫星能够进入探测范围的时间区间，进而精确计算卫星进入探测范围时间区间；采用剔除不可能进入雷达探测范围的卫星和两次筛选相结合的方法，能够精确快速地预报人造卫星经过雷达探测范围的时间和进入时的视角，运算量小，耗时短，操作员能够根据本方法提供的结果快速地对雷达进行任务规划，更有效地执行跟踪任务。

可选地，在一个实施例中，所述根据所述轨道参数信息和雷达探测范围的包络区域信息剔除不可能进入雷达探测范围的卫星，包括：根据所述雷达探测范围的包络区域信息确定包络区域的最小俯仰角；确定所述轨道参数信息中的轨道倾角，当卫星的轨道倾角小于所述包络区域的最小俯仰角时，剔除所述卫星。

具体地，设定雷达的站址为经度L₀，纬度B₀，高度H₀。雷达的指定探测范围如下：以雷达站址O(L₀,B₀,H₀)为中心，雷达最大威力距离R_LimitH，方位下限A_LimitL,方位上限A_LimitH,俯仰下限E_LimitL,俯仰上限E_LimitH。以上限制形成雷达探测范围的包络区域，雷达能够探测到运行轨道进入包络区域的卫星。

包络区域具备五个顶点,在雷达大地球坐标系下的坐标用(距离,方位,俯仰)的形式来表示，以雷达站址为中心，则依次为中心P₀(0,0,0)，顶点1P₁(R_LimitH,A_LimitL,E_LimitL)，顶点2P₂(R_LimitH,A_LimitL,E_LimitH)，顶点3P₃(R_LimitH,A_LimitH,E_LimitL)，顶点4P₄(R_LimitH,A_LimitH,E_LimitH)。

五个顶点P_n(n＝0,1,2,3,4)在雷达大地球坐标系下的坐标为P_n(R_n,A_n,E_n)；通过坐标变化计算五个顶点在地心空间直角坐标系下的坐标P_n(X0_n,Y0_n,Z0_n)，沿Z轴逆时针旋转恒星时角α_G，将X轴旋转到指向地球质心与春分点的连线，得到该坐标系下的坐标P_n(X1_n,Y1_n,Z1_n)，再将该坐标系下的坐标转换为极坐标P_n(R2_n,A2_n,E2_n)，从而得到每个顶点的俯仰角E2_n，确定五个顶点中最小俯仰角E2_AreaMin，为包络区域的最小俯仰角。

判断卫星轨道倾角i与包络区域的最小俯仰角E2_AreaMin的关系，如果满足下列公式，则认为人造卫星不能进入雷达探测范围，剔除该卫星。

i＜E2_AreaMin

上述实施例中，先根据雷达探测范围的包络区域信息确定包络区域的最小俯仰角；再根据卫星轨道倾角与包络区域的最小俯仰角的关系，剔除不可能进入卫星指定探测范围的卫星。被剔除的卫星不可能进入雷达探测范围，不参与后续计算步骤，从而大大降低计算量和计算耗时，有利于操作员快速获取卫星过境信息。

卫星轨道预报模型利用在第一步解析出来的轨道参数，计算卫星在任意时刻的位置。该实施例中，卫星轨道预报模型可以包括NORAD SGP4(简化常规摄动模型)和SDP4(简化深空摄动模型)卫星轨道模型，其中SGP4适用于轨道周期小于225分钟的近地球物体(近地目标)，SDP4适用于远离地球或者轨道周期大于225分的物体(深空目标)。

利用卫星轨道预报模型计算出来的卫星位置经坐标转换后，转换到到以雷达站址O(L₀,B₀,H₀)为中心的雷达大地球坐标系下，输出距离方位俯仰坐标S_n(R_n,A_n,E_n)。

可选地，在一个实施例中，所述利用所述卫星轨道预报模型和预设俯仰角过境门限预测指定时间段内可能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的粗略时间区间，包括：

从所述指定时间段的初始时刻开始直至结束时刻为止，根据第一时间间隔T_G进行跳点计算，获得时间序列t(1),t(2),…,t(N)，其中，t(n)＝t(1)+(n-1)*T_G,n＝1,2,...,N；第一时间间隔T_G一般选择大于1分钟；

利用所述卫星轨道预报模型计算t(n)时刻卫星在雷达大地球坐标系的位置坐标S_n(R_n,A_n,E_n)，其中，R_n为距离，A_n为方位角，E_n为俯仰角；

当卫星的俯仰角E_n大于或等于预设俯仰角过境门限E_Door时，确定所述卫星在指定时间段内可能进入雷达探测范围；其中，预设俯仰角过境门限E_Door小于所述包络区域的俯仰下限E_LimitL，即0≤E_Door≤E_LimitL；

从所述指定时间段的初始时刻开始直至结束时刻为止，依次跳点查询卫星是否满足上述条件，假如时刻t(k)，卫星不满足上述条件，跳点至下一时刻t(k+1)，卫星满足上述条件，之后卫星一直满足上述条件，直至时刻t(m),卫星不满足上述条件，其中，m和k的取值范围为1至N。此时记录卫星可能进入探测范围的起始时间T_1Start＝t(k)，结束时间T_1End＝t(m)。因为卫星精确进入探测范围的起始时间处于时刻t(k)和时刻t(k+1)之间，取起始时间为t(k)，便于下一步更精确地计算卫星进入探测范围的时间。从初始时刻开始，依次跳点查询到终止时刻，记录所有卫星可能经过雷达探测范围的时间区间，依次为[T_1Start,T_1End]，[T_2Start,T_2End]，…，[T_MStart,T_MEnd]。卫星最后一次可能进入雷达探测范围的起始时间为T_MStart，如果t(N)时刻卫星仍满足上述条件，则记录结束时间T_MEnd＝t(N)。

上述实施例中，通过在指定时间段内，通过选取较大的时间间隔获取时间序列，利用卫星轨道预报模型计算各时间序列的卫星位置坐标，根据卫星位置坐标与预设俯仰角过境门限的关系粗略筛选可能进入雷达探测范围的卫星以及经过雷达探测范围的粗略时间区间，计算量小和耗时短，有利于操作员快速获取卫星的过境信息。

可选地，在一个实施例中，所述利用所述卫星轨道预报模型确定所述粗略时间区间内卫星的位置坐标，根据所述卫星的位置坐标和所述雷达探测范围的包络区域信息确定能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的精确时间区间，包括：

从所述粗略时间区间的初始时刻开始直至结束时刻为止，根据第二时间间隔T_Q进行跳点计算，获得时间序列tm(1),tm(2),…,tm(K)，其中，tm(k)＝tm(1)+(k-1)*T_Q,k＝1,2,...,K；第二时间间隔T_Q小于所述第一时间间隔T_G；第二时间间隔T_Q可以选择为几秒钟，例如选择为1秒钟；

利用所述卫星轨道预报模型计算tm(k)时刻卫星在雷达大地球坐标系的位置坐标Sm_k(Rm_k,Am_k,Em_k)，其中，Rm_k为距离，Am_k为方位角，Em_k为俯仰角；

当所述位置坐标Sm_k(Rm_k,Am_k,Em_k)位于所述包络区域范围内时，确定所述卫星会进入雷达探测范围；当所述位置坐标满足以下条件时，确定所述卫星会进入雷达探测范围：

Rm_k≤R_LimitH

A_LimitL≤Am_k≤A_LimitH

E_LimitL≤Em_k≤E_LimitH

其中，R_LimitH为雷达最大威力距离，A_LimitL为方位下限，A_LimitH为方位上限，E_LimitL为俯仰下限，E_LimitH为俯仰上限；

从所述粗略时间区间的初始时刻开始直至结束时刻为止，依次跳点查询卫星是否满足上述条件，第一个满足上述条件的跳点时刻为第二起始时刻，最后一个满足上述条件的跳点时刻为第二终止时刻，根据所述卫星的第二起始时刻和第二终止时刻确定所述经过探测范围的精确时间区间。同时可得到卫星进入探测范围的视角。

上述实施例中，经过粗略筛选后，在每个粗略时间区间内，通过选取较小的时间间隔获取时间序列，利用卫星轨道预报模型计算各时间序列的卫星位置坐标，根据卫星位置坐标与包络区域信息确定能够进入雷达探测范围的卫星以及经过雷达探测范围的精确时间区间，计算量小和耗时短，有利于操作员快速获取卫星的过境信息。

上文结合图1，详细描述了本发明实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法。下面结合图2，详细描述本发明实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报系统。

如图2所示，本发明实施例还提供一种人造卫星经过雷达探测范围的预报系统，包括：轨道参数获取模块、预筛选模块、粗略筛选模块和精确计算模块；

轨道参数获取模块，用于获取卫星两行根数信息，根据所述卫星两行根数信息解析出轨道参数信息；预筛选模块，用于根据所述轨道参数信息和雷达探测范围的包络区域信息剔除不可能进入雷达探测范围的卫星；粗略筛选模块，用于建立卫星轨道预报模型，利用所述卫星轨道预报模型和预设俯仰角过境门限预测指定时间段内可能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的粗略时间区间；精确计算模块，用于利用所述卫星轨道预报模型确定所述粗略时间区间内卫星的位置坐标，根据所述卫星的位置坐标和所述雷达探测范围的包络区域信息确定能进入雷达探测范围的卫星及经过探测范围的精确时间区间及进入时的视角。

上述实施例中，通过获取卫星两行根数信息，剔除不可能进入雷达探测范围的卫星，建立卫星轨道预报模型，粗略筛选卫星能够进入探测范围的时间区间，进而精确计算卫星进入探测范围时间区间；采用剔除不可能进入雷达探测范围的卫星和两次筛选相结合的方法，能够精确快速地预报人造卫星经过雷达探测范围的时间和进入时的视角，运算量小，耗时短，操作员能够根据本方法提供的结果快速地对雷达进行任务规划，更有效地执行跟踪任务。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的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程序时实现上述实施例提供的人造卫星经过雷达探测范围的预报方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。