[發(fā)明專利]一種基于支持向量機的火星探測器軌道預(yù)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010136359.7
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111428912B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱慶華;劉宇;朱津津;王丹娜;蔡雄;魯啟東
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F18/2411
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 馬全亮

1.一種基于支持向量機的火星探測器軌道預(yù)測方法,其特征在于包括如下步驟：

步驟一：簡化火星探測器環(huán)火軌道動力學模型，并設(shè)計環(huán)火軌道偏差參數(shù)，建立以環(huán)火軌道偏差為學習參量的支持向量機；

環(huán)火軌道偏差參數(shù)包括支持向量機的學習參量及目標參量；

學習參量包括：

(1)預(yù)測時長△t；其定義為預(yù)測時刻t_j與當前時刻t_i的差；

(2)當前時刻t_i軌道狀態(tài)估計值：其中[a?eiΩωf]依次為火星軌道半長軸、火星軌道偏心率、火星軌道傾角、火星軌道升交點赤經(jīng)、火星軌道近火點輻角、火星軌道真近點角，

[r_x?r_y?r_z?v_x?v_y?v_z]為火星J2000慣性系下火星探測器的位置三軸分量及速度三軸分量；

(3)預(yù)測時刻t_j的軌道狀態(tài)估計值：

其中[a′e′i′Ω′ω′f′]依次為采用簡化模型預(yù)測時刻t_j時火星軌道半長軸的估計值、火星軌道偏心率的估計值、火星軌道傾角的估計值、火星軌道升交點赤經(jīng)的估計值、火星軌道近火點輻角的估計值、火星軌道真近點角的估計值，[r′_x?r′_y?r′_z?v′_x?v′_y?v′_z]為火星J2000慣性系下火星探測器的位置三軸分量的估計值及速度三軸分量的估計值；

目標參量為預(yù)測軌道的偏差E，其表達式如下：

其中依次為預(yù)測時刻t_j的火星J2000慣性系下火星探測器的位置x軸分量的估計值與真值的偏差、位置y軸分量的估計值與真值的偏差、位置z軸分量的估計值與真值的偏差、速度x軸分量的估計值與真值的偏差、速度y軸分量的估計值與真值的偏差以及速度z軸分量的估計值與真值的偏差；

根據(jù)所述學習參量及目標參量，采用高斯內(nèi)核構(gòu)建完整的支持向量機；

步驟二：采用之前的火星探測器環(huán)火軌道測定軌數(shù)據(jù)對步驟一中建立的支持向量機進行嵌套訓練，直到達到需要的精度；

步驟三：確定預(yù)報時間△t，以步驟二中訓練好的支持向量機預(yù)報△t后的火星探測器軌道偏差，同時采用步驟一中建立的簡化火星探測器環(huán)火軌道動力學模型輸出△t后的火星探測器軌道偏差，將兩者相加得到火星探測器環(huán)火軌道的預(yù)測參數(shù)，實現(xiàn)基于支持向量機的火星探測器軌道預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于支持向量機的火星探測器軌道預(yù)測方法，其特征在于：對完整的火星探測器環(huán)火軌道動力學模型進行簡化，具體簡化為：

簡化模型包括火星中心引力項、火星球諧引力項、太陽三體引力、木星三體引力和太陽光壓模型；其中，太陽光壓模型固定，火星球諧引力項為2×2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于支持向量機的火星探測器軌道預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟二采用之前的火星探測器環(huán)火軌道測定軌數(shù)據(jù)對步驟一中建立的支持向量機進行嵌套訓練，具體為：

采用先前的測定軌數(shù)據(jù)及偏差建立訓練數(shù)據(jù)，以前4周每2分鐘間隔的火星探測器環(huán)火軌道測定軌數(shù)據(jù)L_ti與偏差數(shù)據(jù)E_ti構(gòu)成學習數(shù)據(jù)庫，i＝1…N，對支持向量機進行訓練，訓練的精度設(shè)置為1km；當達到所設(shè)定的訓練精度后，支持向量機完成訓練。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于支持向量機的火星探測器軌道預(yù)測方法，其特征在于：

按照預(yù)報時間△t，根據(jù)步驟一中建立的簡化火星軌道動力學模型進行數(shù)值外推，得到預(yù)報時刻t_j的火星探測器環(huán)火軌道參數(shù)估計值

按照預(yù)報時間△t，采用步驟二中訓練好的支持向量機PE_SVM模型對△t后軌道預(yù)報的偏差進行估計