[發明專利]衛星軌道的預測方法

有效

• 申請號: 201310345613.4
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103453906A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陳曦;張中華;葛寧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 哈達

1.一種衛星軌道的預測方法，主要包括以下步驟：

步驟S10，獲得過去N小時的衛星事后精密軌道，獲得衛星初始狀態；

步驟S20，根據所述過去N小時的衛星事后精密軌道計算衛星受力參數；

步驟S30，根據所述的衛星受力參數計算未來M小時衛星第一預測軌道根數；

步驟S40，根據所述過去N小時的衛星事后精密軌道計算軌道根數修正系數；

步驟S50，根據所述軌道根數修正系數修正第一預測軌道根數，獲得修正軌道根數；

步驟S60，利用所述修正軌道根數計算軌道狀態，獲得第一預測軌道狀態；

步驟S70，根據所述過去N小時的衛星事后精密軌道計算衛星初始狀態修正系數；以及

步驟S80，根據初始狀態修正系數修正第一預測軌道狀態，獲得預測的衛星軌道狀態。

2.如權利要求1所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，所述衛星受力參數的計算方法包括以下步驟：

將衛星所受力假想為保守力，并使用重力模型表示該保守力；

根據N小時的衛星事后精密軌道計算重力模型參數修正量；

根據所述重力模型參數修正量修正重力模型，修正后的重力模型即所述衛星受力參數。

3.如權利要求2所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，所述重力模型參數修正量包括余弦規范化球面諧波系數???????????????????????????????????????????????的修正量以及正弦規范化球面諧波系數的修正量。

4.如權利要求3為所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，和來源于重力場模型，在地心大地坐標系中的具體表達式為：

；

其中，為地球攝動勢能；為地球引力常數；為地球平均赤道半徑；r為衛星事后精密軌道徑矢；P_nm()為的n階m次伴隨勒讓德多項式。

5.如權利要求4所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，所述重力模型參數修正量和的計算包括以下步驟：

將過去N小時中根據事后精密定軌結果所獲得的任意時刻軌道狀態定義為過去N小時中任意時刻的真實軌道狀態；

根據所述真實軌道狀態進行重力場反演，得到重力模型參數修正量和。

6.如權利要求5所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，所述重力場反演包括如下步驟：

將過去N小時的真實軌道狀態在動力學積分軌道處進行下述泰勒展開：

，

其中，給定初始狀態及初始重力場模型里預測的軌道狀態；

初始軌道狀態誤差；

為狀態向量對初始狀態的偏導數，即狀態轉移矩陣；

為狀態對重力場球面諧波系數的偏導數，即參數敏感矩陣；

其中，h即為重力場球面諧波系數構成的列向量，元素個數為nh個，h的初值采用GRACE重力模型參數；

將式寫成矩陣形式：

；

計算和，根據反演變分方程式：

；

并利用最小二乘法解算地球重力場球面諧波系數修正量和，其中（N為重力場球諧系數的階數）為球諧系數個數。

7.如權利要求1所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，所述第一預測軌道根數包括軌道傾角和升交點赤經，所述軌道傾角和升交點赤經的計算方法通過對下式進行積分獲得：

；

其中，攝動加速度分量，方向分別為徑向背向地心為正，橫向速度增加方向為正，軌道面法線方向；

真近點角；

平均角速度；

；

，升交點角距；

，其中為衛星軌道半長軸，為衛星離心率；

。

8.如權利要求7所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，攝動源為非球形引力攝動，是為保守力，攝動加速度為：

，，。

9.如權利要求8所述的衛星軌道的預測方法，其特征在于，所述軌道根數修正量包括軌道傾角修正量和升交點赤經修正量。