三星時(shí)差定位系統(tǒng)中標(biāo)校站波束指向計(jì)算

1、三星時(shí)差定位系統(tǒng)中標(biāo)校站波束指向計(jì)算三星時(shí)差定位系統(tǒng)中標(biāo)校站波束指向計(jì)算三星時(shí)差定位系統(tǒng)由編隊(duì)的三顆衛(wèi)星組成，其中兩顆衛(wèi)星在同一軌道，另一顆在不同軌道。在不同維度地區(qū)星座構(gòu)型有所不同，在中低維度地區(qū)星座構(gòu)型呈三角形；在高緯度地區(qū)星座構(gòu)型接近一條直線。星載雷達(dá)接收地球表面目標(biāo)復(fù)原的電磁信號(hào)，通過對(duì)輻射源信號(hào)的時(shí)差處理得到輻射源的位置。在系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，影響定位精度的因素很多。本系統(tǒng)中采用四標(biāo)校站法來提高定位精度，因此需要計(jì)算標(biāo)校站到三星座

2、的波束指向。本文先對(duì)波束指向的算法進(jìn)行了描述，然后編程實(shí)現(xiàn)算法。2算法描述2.1站心球面投影為解算波束指向點(diǎn)，先將A（x1，y1，z1）、B（x1，y1，z1）、C（x1，y1，z1）三點(diǎn)向球心為站點(diǎn)S（a，b，c），半徑為ρ的球面投影，投影點(diǎn)分別為A（x1，y1，z1）、B（x1，y1，z1）、C（x1，y1，z1）。以A點(diǎn)為例，在球面上的投影A，要計(jì)算A對(duì)應(yīng)于A的關(guān)系，先建立以S為球心，半徑為ρ的球面方程：（xa）2（yb）2（zc

3、）2=ρ2。根據(jù)球面極坐標(biāo)方程，極坐標(biāo)中A和A對(duì)應(yīng)的θ和φ是一樣的，如圖1所示，所以得到A的大地直角坐標(biāo)。同樣的方法也可得到B和C的坐標(biāo)。2.2不同構(gòu)型的指向點(diǎn)利用球面投影得到A（x1，y1，z1）、B（x1，y1，z1）、C（x1，y1，z1），然后根據(jù)他們的幾何關(guān)系找到合適的指向點(diǎn)M（x，y，z）。當(dāng)三星投影坐標(biāo)在同一直線上時(shí)，指向點(diǎn)M（x，y，z）為其幾何中心，即線段的中點(diǎn)。當(dāng)三星投影坐標(biāo)形成鈍角三角形時(shí)，以最長邊為直徑圓是覆蓋三

4、角形半徑最小的圓，指向點(diǎn)M（x，y，z）為其最長邊的中點(diǎn)。當(dāng)三星投影坐標(biāo)形成銳角三角形時(shí)，三角形的外接圓是覆蓋三角形半徑最小的圓，指向點(diǎn)M（x，y，z）即是外接圓圓心。3軟件實(shí)現(xiàn)根據(jù)站點(diǎn)坐標(biāo)和衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)文件，利用上述算法解算出站點(diǎn)需要的波束指向文件，這里用到地理坐標(biāo)的變換公式，在很多文獻(xiàn)中都有描述，這里不再贅述。軟件界面如圖2所示。4結(jié)束語投影后的坐標(biāo)組成的平面與波束方向垂直，從而保證波束的垂直照射。當(dāng)三星投影坐標(biāo)形成鈍角三角形，