基于四叉树网格的卫星可见性快速获取方法

来源：计算机测量与控制杂志2026年第6期北京时间：

作者：曾凡琳,宋庆龙,王港,朱光熙,张超,王萍,侯谨毅

单位：天津职业技术师范大学 自动化与电气工程学院 天津

摘要：卫星对地面目标的可见性计算是卫星任务规划的基础环节。随着在轨卫星数量的急剧增加和任务需求的日益复杂化,传统的卫星可见性计算方法已难以满足实时计算的需求。针对这一问题,本研究提出了一种基于多级网格的卫星可见性快速获取方法。该方法首先将地球二维表面划分为基于空间四叉树结构的多级网格,随后设计了一种基于区域空间变换的卫星覆盖区域计算方法,并将计算结果以自底向上的方式递归填充至多级网格中。最终,通过构建完成的四叉树可见性网格,实现了在工程应用中实时获取卫星与目标可见性的目的。为验证本方法的有效性,研究中将所提出的可见性计算方法与传统的基于STK的可见性计算方法进行了对比。实验结果表明,在计算100个卫星对10000个目标的可见性时,本方法仅用时14.79 s,显著优于STK的23.08 h。这一对比结果充分证明了本文算法在计算效率上的优越性,为大规模卫星任务规划提供了有效的技术支持。

关键词：观测卫星; 点目标; 可见性; 实时计算; 地球二维表面; 四叉树网格; 区域空间变换; 卫星工具包

基金资助：天津市教委科研计划项目 (2021KJ049)；