專利名稱：衛(wèi)星軌道的確定方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軌道動力學領域，尤其涉及ー種衛(wèi)星軌道的確定方法和裝置。
背景技術：
自1957年第一顆人造地球衛(wèi)星進入太空以來，人造衛(wèi)星在經(jīng)濟、軍事、通訊、氣象、科研、文化生活等眾多領域產(chǎn)生了巨大影響，成為人類探索、開發(fā)太空和地球資源的主要工具，也是天體動力學研究的重要対象。由于衛(wèi)星運行容易受到諸多攝動因素的影響，如地球非球形攝動、大氣阻カ攝動、太陽光壓攝動、太陽引力攝動、月球引力攝動等，使得確定衛(wèi)星軌道并不容易。現(xiàn)有方法中，通?？梢圆捎脷W拉(Euler)算法、龍格-庫塔(Runge-Kutta,R-K)算法、機械系統(tǒng)動力學自動分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,ADAMS)算法等確定衛(wèi)星的運行軌道，但這些算法運算效率低、精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種衛(wèi)星軌道的確定方法和裝置。用以解決現(xiàn)有方法確定衛(wèi)星軌道時，由于積累的誤差較大，導致的運算效率和計算精度低的問題。一方面，本發(fā)明實施例提供ー種衛(wèi)星軌道的確定方法，其特征在于，包括:建立至少ー個攝動模型，每個所述攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素；根據(jù)所述至少ー個攝動模型，采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型；根據(jù)所述衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)。另ー方面，本發(fā)明實施例提供ー種衛(wèi)星軌道的確定裝置，其特征在于，包括:第一建立模塊、第二建立模塊和處理模塊；所述第一建立模塊，用于建立至少ー個攝動模型，每個所述攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素；所述第二建立模塊，用于根據(jù)所述至少一個攝動模型，采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型；所述處理模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)。本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定方法和裝置，考慮了衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素，并采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)，提高了計算效率和精度。


圖1為本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定方法一個實施例的流程圖；圖2為本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定方法另ー個實施例的流程圖3為本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定裝置一個實施例的結(jié)構示意圖；圖4為本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定裝置另ー個實施例的結(jié)構示意圖。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定方法一個實施例的流程圖。如圖1所示，以下步驟的執(zhí)行主體可以為具有高速運算功能的服務器或終端或集成在該服務器或終端中的芯片、模塊。該衛(wèi)星軌道的確定方法具體包括:S101，建立至少ー個攝動模型，每個攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素；通常，衛(wèi)星在太空中的實際運動軌跡受到諸多攝動因素的影響。根據(jù)動力學原理，可以根據(jù)每種攝動因素建立成相應的攝動模型，每個攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素。例如:可以根據(jù)地球引力因素，建立地球引力攝動模型，根據(jù)大氣的阻力因素，建立地球大氣攝動模型等。S102，根據(jù)至少一個攝動模型，采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型；具體可以根據(jù)上述至少ー個攝動模型，即至少一個對衛(wèi)星運行軌跡產(chǎn)生作用的攝動影響因素建立衛(wèi)星軌道積分模型，該衛(wèi)星軌道積分模型用來描述衛(wèi)星運行時的軌跡方程。建立該衛(wèi)星軌道積分模型具體可以采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格(Runge-Kutta-Fehlberg, RKF)方法,所謂變步長積分，就是通過當前點值求解下一點值時的步長可以根據(jù)求解得到的結(jié)果進行調(diào)整，以使求解的下一點值的精度更高。S103，根據(jù)衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)。將需要確定的衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)的相關微分方程用上述衛(wèi)星的軌道積分模型進行求解，即可得到相應的衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)。該軌道參數(shù)可以是衛(wèi)星在軌道上運行的位置矢量或位置速度矢量等參數(shù)。本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定方法，考慮了衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素，并采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)，提高了計算效率和精度。圖2為本發(fā)明提供的衛(wèi)星軌道的確定方法另ー個實施例的流程圖，是如圖1所示實施例的ー種具體的實現(xiàn)方式。如圖2所示，以下步驟的執(zhí)行主體可以為具有高速運算功能的服務器、終端或集成在該服務器、終端中的芯片、模塊。該衛(wèi)星軌道的確定方法具體包括:S201，建立至少ー個攝動模型，每個攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素；通常，衛(wèi)星在太空中的實際運動軌跡受到諸多攝動因素的影響。根據(jù)動力學原理，可以根據(jù)每種攝動因素建立成相應的攝動模型，每個攝動模型用于表示衛(wèi)星運行時受不同攝動因素的影響。具體地，這些攝動模型可以包括以下任意一種攝動模型或多種攝動模型的組合:地球引力攝動模型、地球大氣攝動模型、日光壓攝動模型、日引力攝動模型和月引カ攝動ホ吳型，其中:地球引力攝動ホ旲型:在地球固定坐標系中，地球引力體現(xiàn)為非球形引力的攝動加速度表達式為:
權利要求
1.種衛(wèi)星軌道的確定方法，其特征在于，包括: 建立至少ー個攝動模型，每個所述攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素； 根據(jù)所述至少ー個攝動模型，采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型； 根據(jù)所述衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)。
2.據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述至少一個攝動模型，采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型，包括: 根據(jù)所述至少ー個攝動模型，建立衛(wèi)星的受攝運行方程:
3.據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述攝動模型包括以下任意ー種攝動模型或多種攝動模型的組合:地球引力攝動模型、地球大氣攝動模型、日光壓攝動模型、日引カ攝動模型和月弓Iカ攝動模型。
4.據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于:所迷/通過:J= aNS + D4 + fR+ fs + fM確定； 其中，gvs為地球引力攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量-A為地球大氣攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量；/ 為日光壓攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量；/s為日引力攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量/ 為月引力攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量。
5.種衛(wèi)星軌道的確定裝置,其特征在于,包括:第一建立模塊、第二建立模塊和處理模塊； 所述第一建立模塊，用于建立至少ー個攝動模型，每個所述攝動模型用于表示衛(wèi)星運行的不同攝動影響因素； 所述第二建立模塊，用于根據(jù)所述至少一個攝動模型，采用變步長積分的龍格-庫塔-芬爾格方法建立衛(wèi)星軌道積分模型； 所述處理模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星軌道積分模型，確定衛(wèi)星運行的軌道參數(shù)。
6.據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第二建立模塊包括: 第一建立単元，用于根據(jù)所述至少一個攝動模型，建立衛(wèi)星的受攝運行方程:
7.據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在干，所述攝動模型包括以下任意ー種攝動模型或多種攝動模型的組合:地球引力攝動模型、地球大氣攝動模型、日光壓攝動模型、日引カ攝動模型和月弓Iカ攝動模型。
8.據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在干，所迷/通過:ア=—dNS +Da +fR +Js + Jm確定； 其中，ち5為地球引力攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量-A為地球大氣攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量；/R為日光壓攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量；/s為日引力攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投影矢量；/|為月引力攝動模型對應的攝動加速度在地球固定坐標系中的投 影矢量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種衛(wèi)星軌道的確定方法和裝置，該方法采用基于STK中的組件技術，采用RKF方法，利用變步長的積分方式，取7階積分8階誤差控制的RKF7(8)的算法公式，計算衛(wèi)星的運行軌道的位置和速度，較傳統(tǒng)算法提高了計算精度和計算效率。本發(fā)明實施例有效解決了現(xiàn)有方法求解衛(wèi)星運動方程時，由于積累的誤差較大，導致的運算效率和計算精度低的問題。
文檔編號G06F19/00GK103093096SQ201310014868
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者張軍, 張智慧, 王志鵬 申請人:北京航空航天大學