一种敏捷卫星的一轨两站数传方法与流程

本发明涉及的卫星任务规划，具体涉及一种敏捷卫星的一轨两站数传方法。

背景技术：

1、任务规划系统在卫星运控中主要负责从对拍摄需求的建立，到拍摄任务的规划，最后到任务指令生成的整体过程的跟踪处理。系统通过合理规划卫星、地面站资源及任务冲突消解，解决了在任务管理过程中的资源争用及任务冲突问题，优化了在轨卫星资源和地面站资源的使用效益，最后完成对需求进行可见性分析并规划卫星的成像任务和数传任务，生成相应的任务遥测遥控指令。普通光学卫星在进行成像任务规划时会受到卫星的能源限制及地面站数传资源制约，进而影响任务。敏捷卫星规划成像任务时同样面临着数传资源越发紧张的问题。

2、敏捷卫星区别于其他传统光学卫星具有显著的特点及优势。敏捷卫星的主要特性在于能够以较短的机动时间，即较快的机动速度，实现大角度的姿态快速机动，从而在卫星过境时覆盖更大的观测范围。卫星的这种高机动能力，使得卫星可获得更广泛的过境可见窗口，同时实现更复杂的成像任务模式，如立体成像、区域成像等模式。普通光学卫星进行任务规划时受限于卫星机动能力，通常采用传统的数据传输模式，即选择单一地面站数传弧段进行成像任务规划，若当其中一个地面站出现故障或受到干扰时，单轨单站会增加数据传输失败的风险，不能确保数据传输的连续性及稳定性。同时影响了成像任务的时效性，造成拍摄任务失败。因此，需要针对敏捷卫星的高机动特性设计区别于传统的数传模式，解决传统数传模式面临的数据传输失败的高风险，同时缓解数传资源紧张。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明基于敏捷卫星的高机动能力及综合考量卫星能源限制与地面站部署设计等，提出一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，该方法能够在有限的资源的约束下，最大化利用现有的地面站数传资源，以满足规划任务的时效性、连续性及稳定性。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤1：初始化数传窗口集合r＝[r1,r2]，该数传窗口集合r＝[r1,r2]包括按照时间正序排列的两个数传窗口r1,r2；

5、步骤2：计算数传窗口r1,r2对应的时间段的卫星轨道数据d1,d2，得到卫星轨道数据集合d＝[d1,d2]；

6、步骤3：判断卫星轨道数据集合d＝[d1,d2]是否为空，若是，则返回敏捷卫星的对地姿态机动时间ta＝-1，然后执行步骤9；否则，根据数传窗口集合r＝[r1,r2]和卫星轨道数据集合d＝[d1,d2]计算敏捷卫星对地面站的可见窗口集合，该可见窗口集合由数传窗口r1,r2的卫星对地的过境可见窗口列表组成；

7、步骤4：基于数传窗口集合r＝[r1,r2]和可见窗口集合分别计算不同任务类型下两个数传窗口结束时间间隔tenddiff、不同任务类型下两个数传弧段间敏捷卫星对地姿态最小机动时间tamin以及两个数传弧段间敏捷卫星对地姿态最大机动时间tamax，其中任务类型依据任务规划时所选择的数传窗口的顺序确定；

8、步骤5：判断步骤4计算得到的敏捷卫星对地姿态最小机动时间tamin是否大于两个数传窗口结束时间间隔tenddiff，若是，则返回敏捷卫星的对地姿态机动时间ta＝-1，然后执行步骤9；否则，执行步骤6；

9、步骤6：计算数传窗口r2的开始时间与数传窗口r1的结束时间的差值tendstartdiff，并判断该差值tendstartdiff是否大于零且大于步骤4计算得到的敏捷卫星对地姿态最大机动时间tamax，若是，则返回敏捷卫星的对地姿态机动时间ta＝tamax，然后执行步骤9；否则，执行步骤7；

10、步骤7：根据任务类型指定可见窗口集合中的一个可见窗口列表的首元素或者尾元素，遍历另一个可见窗口列表中的元素，计算机动时间ttemp；

11、步骤8：判断机动时间ttemp是否小于两个数传窗口结束时间间隔tenddiff，若是，则返回敏捷卫星的对地姿态机动时间ta＝ttemp，否则返回敏捷卫星的对地姿态机动时间ta＝-1；

12、步骤9：判断返回的敏捷卫星的对地姿态机动时间ta是否为-1，若是，则判定数传窗口r1,r2不可以采用一轨两站模式进行数传；否则，判定数传窗口r1,r2可以采用一轨两站模式进行数传，然后执行步骤10；

13、步骤10：计算一轨两站模式下的总数传时长ttotal；

14、步骤11：判断总数传时长ttotal是否满足卫星能源约束，若是，则返回总数传时长ttotal，敏捷卫星采用数传窗口r1,r2接力的形式进行数据传输，否则判定数传窗口r1,r2不可以采用一轨两站模式进行数传。

15、本发明的有益效果：

16、本发明提出一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，即选择两个不同地面站进行数传。该数传方法区别于传统单一数传模式，支持通过两个不同地面站进行接力形式的数据传输。本发明的方法通过动态计算敏捷卫星对地面站的可见窗口及对地姿态机动时间，若判断两数传窗口可以采用一轨两站模式进行接力数传，同时对地姿态机动时间满足总数传时长及能源限制等约束限制，则实时计算出本次可数传的总数传时长，确保能最大程度上利用卫星的覆盖范围，提高数传效率。

17、通过仿真日常业务数据进行验证后可以得出，本发明的方法充分利用了数传资源，高效率的完成数据传输任务，基本满足了繁杂的业务需求。

技术特征：

1.一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，当任务规划时优先选择数传窗口r1时，确定的任务类型为type＝before；当任务规划时优先选择数传窗口r2时，确定的任务类型为type＝after。

3.根据权利要求2所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，不同任务类型下两个数传窗口结束时间间隔tenddiff、的计算公式如下：

4.根据权利要求2所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，不同任务类型下两个数传弧段间敏捷卫星对地姿态最小机动时间tamin的计算公式如下：

5.根据权利要求2所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，两个数传弧段间敏捷卫星对地姿态最大机动时间tamax的计算公式如下：

6.根据权利要求2所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，当任务类型为type＝before时，机动时间ttemp的计算公式为：

7.根据权利要求2所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，当任务类型为type＝after时，机动时间ttemp的计算公式为：

8.根据权利要求1所述的一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，其特征在于，总数传时长ttotal的计算公式如下：

技术总结本发明涉及一种敏捷卫星的一轨两站数传方法，属于卫星任务规划技术领域，本发明区别于传统单一数传模式，支持通过两个不同地面站进行接力形式的数据传输，该方法具体包括以下步骤：初始化数传窗口集合；计算卫星轨道数据集合和敏捷卫星对地面站的可见窗口集合；计算不同任务类型下两个数传窗口结束时间间隔、不同任务类型下两个数传弧段间敏捷卫星对地姿态最小机动时间以及两个数传弧段间敏捷卫星对地姿态最大机动时间，若姿态机动时间满足总数传时长及能源限制等约束限制，则实时计算出本次可数传的总数传时长，从而获取可进行数传接力的窗口，确保能最大程度上利用卫星的覆盖范围，提高数传效率。技术研发人员：陈佳丽,孟祥强,衣晓宾,张昊,李明浩,苗华林,刘啸寒,程石,李峰,钟兴受保护的技术使用者：长光卫星技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2