基于傳感器特性不規(guī)則區(qū)域瞬時覆蓋分析

王飛龍，楊紀(jì)偉，牛威，趙樹立，陳霞

（1.中科星圖（西安）測控技術(shù)有限公司，陜西西安，710100；2.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊，050081）

0 引言

不規(guī)則區(qū)域瞬時覆蓋分析對于衛(wèi)星任務(wù)規(guī)劃和星座設(shè)計等都具有非常重要的意義。瞬時覆蓋分析的主要任務(wù)是計算在給定的時刻單顆或者多顆衛(wèi)星對不規(guī)則區(qū)域的覆蓋率和覆蓋重數(shù)等指標(biāo)[1]。目前區(qū)域瞬時覆蓋分析有解析法[2]、網(wǎng)格點法[3-5]和基于幾何拓撲運算的方法。

解析法[6]基于衛(wèi)星與地球的幾何關(guān)系直接得到覆蓋面積計算的解析公式，這種方法只適于單顆衛(wèi)星覆蓋性能分析，且待分析區(qū)域必須包含衛(wèi)星覆蓋范圍[1]。

目前最常用的是網(wǎng)格點法[3]，其易于實現(xiàn)、應(yīng)用廣泛，且可以避免重合覆蓋區(qū)域的多次統(tǒng)計，但如果需要高精度的覆蓋分析需要加密格網(wǎng)，造成計算機資源消耗大，空間復(fù)雜度和時間復(fù)雜度顯著提高的問題。

王榮峰[1]、白萌[6]和吳曉洋[7]等均已實現(xiàn)了基于幾何拓撲關(guān)系運算的方法。但是王榮峰[1]和白萌[6]沒有充分考慮衛(wèi)星的姿態(tài)和星載傳感器的特性，后者沒有考慮多重覆蓋的情況，且采用基于STK 軟件[12]進行了實現(xiàn)；吳曉洋[7]等對網(wǎng)格法和基于幾何拓撲關(guān)系法進行了描述和實現(xiàn)，但沒有實現(xiàn)對區(qū)域的多重覆蓋分析，且同樣沒有考慮衛(wèi)星的姿態(tài)和星載傳感器特性。

針對以上的現(xiàn)況和問題，本文在實現(xiàn)的過程中考慮了衛(wèi)星的軌道、姿態(tài)、星載傳感器的安裝位置、指向、視場和載荷類型等傳感器特性信息，采用基于幾何拓撲關(guān)系運算的方法實現(xiàn)了傳感器對不規(guī)則區(qū)域的瞬時覆蓋分析。……