载荷侧摆条件下卫星点波束覆盖区域算法研究载荷侧摆条件下卫星点波束覆盖区域算法研究
针对卫星斜视时地面覆盖区域确定问题,提出了一种利用卫星波束侧摆角、偏移正东方向旋转角度和星下点确
定卫星波束中心的算法。通过卫星的侧视角度确定圆锥面,利用站心坐标系中波束的旋转角确定唯一的圆锥母
线作为波束中心线,进而得到卫星波束中心与地球的交点,从而确定卫星的覆盖区域。
0 引言引言
卫星任务设计过程中,如何实现对地面的特定位置和区域的有效覆盖是一个关键因素。随着卫星通信技术的发展,卫星
本文中提出一种改进方法,通过卫星的侧视角度确定圆锥面,利用站心坐标系中波束的旋转角确定唯一的圆锥母线作为波
束中心线,进而得到卫星波束中心与地球的交点,最终确定卫星覆盖范围。
1 侧摆载荷的波束与地面目标的关系侧摆载荷的波束与地面目标的关系
如图1所示,地球卫星位于S点,星下点位于G点, 卫星的点波束中心与地球表面相交于E点,其经度、纬度坐标分别表示
为(Ls,Bs),(Lg,Bg),(Le,Be)。
为了确定波束中心SE的方向,建立以星下点为原点的站心坐标系,正东方向(即与X轴平行的方向)所在平面SGF为参
考平面,定义波束中心所在平面SGM(E为直线SM上一点)沿逆时针方向偏移MGF的角度为波束中心的旋转角度?渍,波束
中心线SM(或者SE)偏离SG的角度为?浊,F、M为以点G为圆心,Re为半径圆上的点,如图2所示。其中:
则点F的站心坐标可表示为:
xgf=Re
ygf=0
zgf=0(2)
利用地固坐标系和站心坐标系的转换关系[6],可得地固坐标为(xef,yef,zef):
由卫星的经纬度可以得到星下点G的地固坐标(xeg,yeg,zeg)为:
xeg=Ncos(Bs)cos(Ls)
yeg=Ncos(Bs)sin(Ls)
zeg=Nsin(Bs)(4)
其中N表示零高程地球面半径。
此时可得到地固坐标系下星下点正东方向的向量GF: