[發明專利]一種適用于圓軌道衛星的星上自主軌道外推方法

有效

• 申請號: 201410103360.4
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103995800B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 吳會英;張永合;尹增山
• 申請（專利權）人: 上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G06F17/17
• 分類號: G06F17/17
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司31224
• 代理人: 劉常寶

技術領域

本發明涉及天體力學中的衛星軌道預報技術領域，具體涉及人造衛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

目前，衛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以及高速的數值計算機進行，計算模型復雜，計算精度高。衛星上天后，其軌道數據或者由GPS接收機獲得，或者由地面上注根數進行簡單外推，前者在衛星復雜指向的情況下易造成導航星不可見，從而導致軌道數據不連續，后者則由于外推模型過于簡單，導致軌道數據精度變差。

然而，星上軌道是為姿態控制系統服務的，對精度的要求因任務而異，高精度的星上自主的數值方法外推技術，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的精度要求，又滿足星務系統的計算能力約束，并減少上注數據量。

發明內容

針對衛星姿態機動而導致GPS軌道數據輸出不連續問題，本發明的目的在于提供一種適用于圓軌道衛星的星上自主軌道外推方法，實現在滿足星務系統計算能力約束的情況下，滿足姿態控制系統的精度要求。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種適用于圓軌道衛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與簡化的J₂外推模型，由星載計算機軌道處理模塊根據該簡化的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。

在該外推方法的優選方案中，所述外推方法具體實現時在給定J2000.0坐標系中的初始軌道平根數的前提下，利用簡化的J2外推模型，其過程如下：

1、根據給定的初始時刻t₀的平根數計算任意時刻t的平根數

2、在計算得到t時刻的平根數后，再利用該平根數計算t時刻的瞬時根數σ；

3、利用步驟（2）計算得到的t時刻的瞬時根數σ計算t時刻的衛星在J2000.0坐標系下的位置、速度

進一步的，所述t時刻若小于t₀時刻，實現向t₀時刻以前外推。

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

a‾=a‾0i‾=i‾0Ω‾=Ω‾0+Ω1Tξ‾=ξ‾0cos(ω1T)+η‾0sin(ω1T)η‾=η‾0cos(ω1T)-ξ‾0sin(ω1T)λ‾=λ‾0+(1+λ1)T]]>