一种顾及载体外形的卫星可见性分析方法

1.一种顾及载体外形的卫星可见性分析方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，构建载体三维外形模型并设定载体上天线的安装位置；其中，所述载体三维外形模型由多个三角面片组成；步骤2，通过坐标变换获取卫星在载体坐标系下的位置；步骤3，在天线所在的三角面片上构建天线坐标系，并基于卫星在载体坐标系下的位置和天线在载体坐标系下的位置，求解获取卫星在天线坐标系下的观测矢量；步骤4，根据所述观测矢量计算卫星相对于天线的仰角，若所述仰角小于或等于天线最低截止角，表示卫星受到载体遮挡且不可见，返回步骤2遍历计算其它卫星是否受载体遮挡；否则，表示卫星未受到载体遮挡且可见，进入步骤5；步骤5，获取载体上各三角面片的外形信息；其中，对于天线所在的三角面片，则跳过外形信息获取；步骤6，构建卫星至天线的矢量、卫星至载体外形上除天线所在三角面片之外的任意三角面片的矢量和该任意三角面片的外法线矢量，分别求解获取卫星至天线的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量和卫星至该任意三角面片的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量；步骤7，根据投影结果判断卫星信号矢量与该任意三角面片所在的面是否存在交点；其中，三角面片为有限区域，三角面片所在的面为无限区域；步骤8，若步骤7的判断结果为存在交点，根据交点坐标判断交点是否在该任意三角面片内；步骤9，若交点位于该任意三角面片内部，表示该任意三角面片遮挡卫星信号矢量，影响卫星可见性，输出遮挡面片和遮挡交点坐标，并返回步骤2遍历计算其它卫星是否受载体遮挡；步骤10，若交点位于该任意三角面片外部，表示该任意三角面片不遮挡卫星信号矢量，不影响卫星可见性，返回步骤5，并遍历其他三角面片是否会遮挡该卫星的卫星信号矢量。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建载体三维外形模型并设定载体上天线的安装位置，包括：利用三维图像建模软件构建载体外形上所有三角面片的顶点坐标及三角面片连接关系，得到载体三维外形模型，并设定载体外形上天线所在的三角面片及天线在载体坐标系下的位置。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过坐标变换获取卫星在载体坐标系下的位置，包括：通过第一坐标变换矩阵将卫星位置从地心地固直角坐标系下变换到站心坐标系下，得到卫星在站心坐标系下的位置坐标 ，表示为 ；其中， 为第一坐标变换矩阵， 为卫星在地心地固直角坐标系下的位置坐标， 为载体质心位置， 和 分别为载体质心的经度和纬度；通过第二坐标变换矩阵将卫星位置从站心坐标系下变换到载体坐标系下，得到卫星在载体坐标系下的位置坐标 ，表示为 ；其中，第二坐标变换矩阵表示为 ；其中， 分别为载体的方位角、俯仰角、横滚角；其中，载体坐标系x轴为沿载体横轴向右，载体坐标系y轴为沿载体纵轴向前，载体坐标系z轴沿载体竖轴向上与x轴和y轴构成右手直角坐标系。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在天线所在的三角面片上构建天线坐标系，并基于卫星在载体坐标系下的位置和天线在载体坐标系下的位置，求解获取卫星在天线坐标系下的观测矢量，包括：在天线所在的三角面片上构建天线坐标系；其中，天线坐标系的x轴为天线所在的三角面片上任意一个顶点指向另一个顶点的矢量，天线坐标系的z轴为天线所在的三角面片的外法线矢量，天线坐标系的y轴为与x轴和z轴成右手定则的矢量；基于卫星在载体坐标系下的位置坐标 和天线在载体坐标系下的位置坐标 ，求解获取卫星在天线坐标系下的观测矢量 ，表示为 ；其中， 分别表示天线至卫星的观测矢量在天线坐标系三轴的投影值， 分别为表示天线坐标系的x轴、y轴、z轴上的单位矢量。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述观测矢量计算卫星相对于天线的仰角，包括：根据卫星在天线坐标系下的观测矢量 计算卫星相对于天线的仰角 ，表示为 。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取载体上各三角面片的外形信息，包括：获取载体上第 个三角面片的顶点坐标；其中， 为三角面片中的顶点数量。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，构建卫星至天线的矢量、卫星至载体外形上除天线所在三角面片之外的任意三角面片的矢量和该任意三角面片的外法线矢量，分别求解获取卫星至天线的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量和卫星至该任意三角面片的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量，包括：构建卫星至天线的矢量为 、卫星至载体外形上除天线所在三角面片之外的任意三角面片的矢量为 、以及该任意三角面片的外法线矢量为 ；根据 和 求解获取卫星至天线的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量 ，表示为 ；其中， 表示 与 之间的夹角；根据 和 求解获取卫星至该任意三角面片的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量 ，表示为 ；其中， 表示 与 之间的夹角。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据投影结果判断卫星信号矢量与该任意三角面片所在的面是否存在交点，包括：若卫星至天线的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量 与卫星至该任意三角面片的矢量在该任意三角面片的外法线矢量上的投影向量 均小于0，且 小于 ，表示卫星信号矢量与该任意三角面片所在的面存在交点，卫星信号传播过程中被该任意三角面片所在的面遮挡。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，卫星信号矢量与该任意三角面片所在的面存在的交点坐标 ，表示为 ；其中， 为卫星在载体坐标系下的位置坐标， 为天线在载体坐标系下的位置坐标。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据交点坐标判断交点是否在该任意三角面片内，包括：构建交点坐标指向该任意三角面片上的各个顶点的矢量，叉积结果并对这些矢量两两求叉积；若叉积结果中存在0向量，表示交点位于该任意三角面片内部；若叉积结果中不存在0向量，对叉积结果两两求点积，若点积结果均为正或均为负，表示交点位于该任意三角面片内部；否则，表示交点位于该任意三角面片外部。