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      一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法

      文檔序號:6541115閱讀:1007來源:國知局
      一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其利用地面注入的平根數(shù),采用簡化的外推模型,由星載計算機軌道處理模塊根據(jù)該簡化的外推模型自主外推,且自主外推過程中僅考慮地球引力場攝動中的J2項攝動,忽略含偏心率e的所有項。該方法可應對因衛(wèi)星姿態(tài)機動而導致GPS軌道數(shù)據(jù)輸出不連續(xù)的情況,通過星載計算機軌道處理模塊中的軟件自主外推,實現(xiàn)星上軌道連續(xù)可用,同時還需適應星上計算機處理能力的約束。
      【專利說明】一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法
      【技術領域】
      [0001]本發(fā)明涉及天體力學中的衛(wèi)星軌道預報【技術領域】,具體涉及人造衛(wèi)星在軌軌道處理以及軌道力學中的分析方法外推。
      【背景技術】
      [0002]目前,衛(wèi)星的高精度測定軌以及軌道外推技術都是通過地面專門定軌系統(tǒng)以及高速的數(shù)值計算機進行,計算模型復雜,計算精度高。衛(wèi)星上天后,其軌道數(shù)據(jù)或者由GPS接收機獲得,或者由地面上注根數(shù)進行簡單外推,前者在衛(wèi)星復雜指向的情況下易造成導航星不可見,從而導致軌道數(shù)據(jù)不連續(xù),后者則由于外推模型過于簡單,導致軌道數(shù)據(jù)精度變
      差。
      [0003]然而,星上軌道是為姿態(tài)控制系統(tǒng)服務的,對精度的要求因任務而異,高精度的星上自主的數(shù)值方法外推技術,用于星上自主處理需耗費較多的硬件資源,由此可見需要一種合理簡化的自主外推方案,使其既滿足姿控系統(tǒng)的精度要求,又滿足星務系統(tǒng)的計算能力約束,并減少上注數(shù)據(jù)量。

      【發(fā)明內容】

      [0004]針對衛(wèi)星姿態(tài)機動而導致GPS軌道數(shù)據(jù)輸出不連續(xù)問題,本發(fā)明的目的在于提供一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,實現(xiàn)在滿足星務系統(tǒng)計算能力約束的情況下,滿足姿態(tài)控制系統(tǒng)的精度要求。
      [0005]為了達到上述目的,本發(fā)明采用如下的技術方案:
      [0006]一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,所述外推方法利用地面注入的平根數(shù)與簡化的J2外推模型,由星載計算機軌道處理模塊根據(jù)該簡化的J2外推模型自主外推,且自主外推過程中僅考慮地球引力場攝動中的J2項攝動,忽略含偏心率e的所有項。
      [0007]在該外推方法的優(yōu)選方案中,所述外推方法具體實現(xiàn)時在給定J2000.0坐標系中
      的初始軌道平根數(shù)~;%(50,1總‘^0,石)的前提下,利用簡化的12外推模型,其過程如下:
      [0008]1、根據(jù)給定的初始時刻h的平根數(shù)A汁算任意時刻t的平根數(shù)廳;
      [0009]2、在計算得到t時刻的平根數(shù)廳后,再利用該平根數(shù)歹計算t時刻的瞬時根數(shù)σ ;
      [0010]3、利用步驟(2)計算得到的t時刻的瞬時根數(shù)σ計算t時刻的衛(wèi)星在J2000.0坐標系下的位置、速度。
      [0011]進一步的,所述t時刻若小于td時刻,實現(xiàn)向td時刻以前外推。
      [0012]進一步的,所述步驟(1)中通過如下公式計算t時刻的平根數(shù)廳:
      【權利要求】
      1.一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其特征在于,所述外推方法利用地面注入的平根數(shù),由星載計算機軌道處理模塊根據(jù)簡化的J2外推模型自主外推,且自主外推過程中僅考慮地球引力場攝動中的J2項攝動,忽略含偏心率e的所有項。
      2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其特征在于,所述外推方法具體實現(xiàn)時在給定J2000.0坐標系中的初始軌道平根數(shù)?0;σ^α0,Τ0,η0,ξ0,η0,Ι0)的前提下,利用簡化的J2模型外推,其過程如下: (1)根據(jù)給定的初始時刻to的平根數(shù)巧計算任意時刻t的平根數(shù)廳; (2)在計算得到t時刻的平根數(shù)珂后,再利用該平根數(shù)廳計算t時刻的瞬時根數(shù)σ ; (3)利用步驟(2)計算得到的t時刻的瞬時根數(shù)σ計算t時刻的衛(wèi)星在J2000.0坐標系下的位置、速.
      3.根據(jù)權利要求2所述的一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其特征在于,所述t時刻若小于h時刻,實現(xiàn)向h時刻以前外推。
      4.根據(jù)權利要求2所述的一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其特征在于,所述步驟(1)中通過如下公式計算t時刻的平根1^7

      5.根據(jù)權利要求2所述的一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其特征在于,所述步驟(2)中通過如下公式計算t時刻的瞬時根數(shù)σ:σ = σ + Δ<τ5 其中,Λ σ s的表達式如下:
      6.根據(jù)權利要求2所述的一種適用于圓軌道衛(wèi)星的星上自主軌道外推方法,其特征在于,所述步驟(3)中通過如下公式計算相應的位置、速度H
      【文檔編號】G06F17/17GK103995800SQ201410103360
      【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權日:2014年3月19日
      【發(fā)明者】吳會英, 張永合, 尹增山 申請人:上海微小衛(wèi)星工程中心
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