[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

技術領域

本發明涉及一種衛星軌道預測方法，尤其是一種適用于低軌衛星的精密軌道預測方法，屬于航天軌道動力學技術領域。

背景技術

近年來，低軌衛星導航正引起越來越多地關注。與現有的全球導航衛星相比，低軌衛星導航具有三大主要優勢：相同發射功率下，較低的路徑損耗給地面用戶帶來高于20dB的接收功率增益；衛星視角變化快，有利于快速精確的解算載波相位整周模糊度；適應導航能力泛在化發展趨勢。

低軌衛星導航的一個基本問題，是實時定軌問題。在低軌衛星實時定軌領域，最常見的手段是在低軌衛星上安裝全球導航衛星系統(Global?Navigation?Satellite?System,?GNSS)接收機。全球導航衛星系統主要包括中國的北斗(BeiDou-2)、美國的全球定位系統(Global?Positioning?System,?GPS)、俄羅斯的全球導航衛星系統(Global?Navigation?Satellite?System,?GLONASS)和歐洲的伽利略系統(Galileo)。全球導航衛星系統接收機工作的基本原理是：接收到導航衛星發送的無線電信號并提取偽距，并根據4個以上偽距計算自身在地理坐標系中的位置，常見的解算算法有最小二乘法和卡爾曼濾波法。

然而，這種方法的缺點是：全球導航衛星系統自身的實時軌道確定存在誤差，時鐘也存在誤差，這導致低軌衛星星載接收機的實時定位精度大于6米，而低軌導航增強通常要求低軌衛星的實時軌道確定精度達到甚至優于1米，從而導致衛星軌道的預測不夠精確。

發明內容

綜上所述，確有必要提供一種具有較高預測精度的衛星精密軌道的預測方法。

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。

本發明提供的衛星精密軌道的預測方法，利用事后精密軌道數據來預測未來軌道，綜合利用了軌道動力學、事后精密軌道數據和低軌衛星軌道根數特征，其預測位置精度能達到米級。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例提供的低軌衛星導航系統示意圖。

圖2是本發明提供的衛星軌道預測方法流程圖。

圖3本發明提供的衛星軌道預測方法應用于GRACE衛星的軌道預測位置誤差。

圖4本發明提供的衛星軌道預測方法應用于GRACE衛星的軌道預測速度誤差。

圖5是本發明第二實施例提供的衛星軌道預測方法。

具體實施方式

下面根據說明書附圖并結合具體實施例對本發明的技術方案進一步詳細表述。

請參閱圖1，S1~S5為傳統導航衛星，它們為中軌導航衛星，工作軌道高度一般為2萬公里。現有一個低軌導航星L1，工作軌道不高于3000公里，能夠發射導航信號。一用戶終端U1通過接收低軌導航星L1和傳統導航衛星S1~S5的信號實現定位。在這個系統中，為了提高導航精度，要求低軌導航星L1的精度越高越好。

請一并參閱圖2，圖2為本發明提供的衛星軌道預測方法流程圖，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。