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申请/专利权人：之江实验室

摘要：本发明提供一种多态卫星间激光通信链路仿真方法、装置及电子设备，该方法主要用来模拟多种状态下近地卫星之间的激光器通信的可达性，包括同轨、异轨同轨道半长轴、异轨不同轨道半长轴卫星之间的三种情况分别进行计算模拟，判断建立通信的激光器架设在卫星的上下左右前后哪个位置，实现常见近地卫星间激光通信链路的仿真。本发明通过建立卫星轨道模型，然后通过坐标系转换方法以及卫星轨道六根数信息判断目标卫星和参考卫星的相对位置确定两个卫星链接的激光器编号，另外引入光线投射算法判断目标卫星是否在参考卫星的激光器扫描范围内，从而确定两个卫星是否可以建立通信链路。本发明能够解决激光器各类布设情况下的星间激光链路的建立问题。

主权项：1.一种多态卫星间激光通信链路仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：将多颗卫星的轨道六根数参数输入Orekit开源空间动力学库，创建HPOP轨道模型，获取卫星任意时刻在J2000坐标系下的位置，生成卫星列表；步骤二：在卫星列表中选定一个作为目标卫星S，剩余卫星中依次选择一个作为参考卫星S0，计算目标卫星S与参考卫星S0形成的直线与地球的相交点数，若相交点数为0，则目标卫星S和参考卫星S0可见，执行步骤三；否则，不可见，继续判断下一个参考卫星；步骤三：对于目标卫星S，计算参考卫星S0在当前时刻t的真近点角叠加近地点幅角ω得到一个坐标转换角度Φ，结合参考卫星S0的轨道倾角i和升交点赤经Ω，计算目标卫星S从J2000坐标系转到参考卫星轨道坐标系的坐标旋转矩阵M；所述步骤三包括如下子步骤：3.1计算参考卫星S0在当前时刻t的真近点角 其中，e为轨道偏心率，E为偏近点角，计算偏近点角E时，使用迭代法进行计算，迭代公式如下：Ma＝E-esinE；其中，Ma为平近点角；E的初始值为平近点角Ma，然后进行迭代计算得到；平近点角Ma计算公式如下：Ma＝nt-t0；其中n为卫星平均运动角速度，t0为卫星过近地点时刻；3.2确定参考卫星S0的轨道坐标系：参考卫星S0的飞行方向为x轴方向，从参考卫星S0指向地心的连线方向为y轴方向，根据右手准则垂直于参考卫星S0轨道平面的为z轴方向；3.3将J2000坐标系的原点平移到参考卫星S0的位置，然后绕其自身的Z轴逆时针旋转角度再绕Y轴逆时针旋转角度i，最后绕Z轴逆时针角度Φ-π，得到参考卫星S0的轨道坐标系；根据三维坐标系转换公式得到坐标旋转矩阵M；其中为参考卫星S0在时刻t的真近点角，ω为参考卫星S0的近地点幅角，i为参考卫星S0的轨道倾角，Ω为参考卫星S0的轨道升交点赤经；步骤四：通过坐标旋转矩阵M计算目标卫星S在参考卫星S0的轨道坐标系中的坐标x,y,z，再根据目标卫星S和参考卫星S0的轨道六根数确定两个卫星的位置关系为同轨、异轨同高还是异轨不同高，最后根据坐标x,y,z以及位置关系，判断两个卫星需要通信的激光器在卫星上的位置；所述步骤四通过以下子步骤实现：4.1通过转换矩阵M计算目标卫星S在参考卫星S0的轨道坐标系中的坐标x,y,z： 其中，X,Y,Z为目标卫星S在J2000坐标系下的坐标，X0,Y0,Z0为参考卫星S0在J2000坐标系下的坐标；4.2定义目标卫星S的轨道六根数参数为参考卫星S0的轨道六根数参数为根据目标卫星和参考卫星的轨道六根数确定两个卫星的位置关系：当|a′-a|≤0.01，|e′-e|≤0.0001，|i′-i|≤0.001，|Ω′-Ω|≤0.1，|ω′-ω|≤10同时满足，则目标卫星和参考卫星目标卫星和参考卫星同轨；当只有|a′-a|≤.01满足，其他不满足，则目标卫星和参考卫星目标卫星和参考卫星异轨，轨道半长轴相同；否则，目标卫星和参考卫星异轨且轨道半长轴不同；4.3当目标卫星S和参考卫星S0同轨时：如果x0，则目标卫星S在参考卫星S0前方，目标卫星S的后方激光器链接参考卫星S0的前方激光器；如果x0，则目标卫星S在参考卫星S0后方，目标卫星S的前方激光器链接参考卫星S0的后方激光器；当目标卫星S和参考卫星S0异轨，轨道半长轴相同时：如果z0，则目标卫星S在参考卫星S0左方，目标卫星S的右侧激光器链接参考卫星S0的左侧激光器；如果z0，则目标卫星S在参考卫星S0右方，目标卫星S的左侧激光器链接参考卫星S0的右侧激光器；当目标卫星S和参考卫星S0异轨且轨道半长轴不同时：如果y0，则目标卫星S在参考卫星S0下方，目标卫星S的上侧激光器链接参考卫星S0的下侧激光器；如果y0，则目标卫星S在参考卫星S0上方，目标卫星S的下侧激光器链接参考卫星S0的上侧激光器；步骤五：对需要通信的不同位置的激光器分别进行分析，根据参考卫星S0的激光器扫描范围，结合目标卫星S和参考卫星S0的位置关系，判断是否能够建立通信链路；步骤六：根据同一时刻每个激光器只能与一颗卫星建立通信链路的原则，建立该时刻多颗卫星间的完整通信链路仿真结果。

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