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(jì)算機(jī)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(xiàng)攝動，忽略含偏心率e的所有項(xiàng)。該方法可應(yīng)對因衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動而導(dǎo)致GPS軌道數(shù)據(jù)輸出不連續(xù)的情況，通過星載計(jì)算機(jī)軌道處理模塊中的軟件自主外推，實(shí)現(xiàn)星上軌道連續(xù)可用，同時(shí)還需適應(yīng)星上計(jì)算機(jī)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天體力學(xué)中的衛(wèi)星軌道預(yù)報(bào)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及人造衛(wèi)星在軌軌道處理以及軌道力學(xué)中的分析方法外推。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，衛(wèi)星的高精度測定軌以及軌道外推技術(shù)都是通過地面專門定軌系統(tǒng)以及高速的數(shù)值計(jì)算機(jī)進(jìn)行，計(jì)算模型復(fù)雜，計(jì)算精度高。衛(wèi)星上天后，其軌道數(shù)據(jù)或者由GPS接收機(jī)獲得，或者由地面上注根數(shù)進(jìn)行簡單外推，前者在衛(wèi)星復(fù)雜指向的情況下易造成導(dǎo)航星不可見，從而導(dǎo)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(dǎo)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(wù)的，對精度的要求因任務(wù)而異，高精度的星上自主的數(shù)值方法外推技術(shù)，用于星上自主處理需耗費(fèi)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(wù)系統(tǒng)的計(jì)算能力約束，并減少上注數(shù)據(jù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動而導(dǎo)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(shí)現(xiàn)在滿足星務(wù)系統(tǒng)計(jì)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(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)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(jì)算機(jī)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(xiàng)攝動，忽略含偏心率e的所有項(xiàng)。
[0007]在該外推方法的優(yōu)選方案中，所述外推方法具體實(shí)現(xiàn)時(shí)在給定J2000.0坐標(biāo)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(shí)刻h的平根數(shù)A汁算任意時(shí)刻t的平根數(shù)廳；
[0009]2、在計(jì)算得到t時(shí)刻的平根數(shù)廳后，再利用該平根數(shù)歹計(jì)算t時(shí)刻的瞬時(shí)根數(shù)σ ;
[0010]3、利用步驟(2)計(jì)算得到的t時(shí)刻的瞬時(shí)根數(shù)σ計(jì)算t時(shí)刻的衛(wèi)星在J2000.0坐標(biāo)系下的位置、速度。
[0011]進(jìn)一步的,所述t時(shí)刻若小于td時(shí)刻,實(shí)現(xiàn)向td時(shí)刻以前外推。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(1)中通過如下公式計(jì)算t時(shí)刻的平根數(shù)廳:
【權(quán)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(jì)算機(jī)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(xiàng)攝動，忽略含偏心率e的所有項(xiàng)。
2.根據(jù)權(quán)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(shí)現(xiàn)時(shí)在給定J2000.0坐標(biāo)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(shí)刻to的平根數(shù)巧計(jì)算任意時(shí)刻t的平根數(shù)廳； (2)在計(jì)算得到t時(shí)刻的平根數(shù)珂后，再利用該平根數(shù)廳計(jì)算t時(shí)刻的瞬時(shí)根數(shù)σ ; (3)利用步驟(2)計(jì)算得到的t時(shí)刻的瞬時(shí)根數(shù)σ計(jì)算t時(shí)刻的衛(wèi)星在J2000.0坐標(biāo)系下的位置、速.
3.根據(jù)權(quán)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(shí)刻若小于h時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)向h時(shí)刻以前外推。
4.根據(jù)權(quán)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(jì)算t時(shí)刻的平根1^7

5.根據(jù)權(quán)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(jì)算t時(shí)刻的瞬時(shí)根數(shù)σ:σ = σ + Δ<τ5 其中，Λ σ s的表達(dá)式如下:
6.根據(jù)權(quán)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(jì)算相應(yīng)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(quán)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