[發明專利]一種基于運動學和動力學組合的低軌衛星實時高精度定軌方法

有效

• 申請號: 202010591804.9
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111947667B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張悅;江金鳳;樊曉明
• 申請（專利權）人: 火眼位置數智科技服務有限公司
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01S19/07;G01S19/38;G01S19/39;G01C21/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 景鵬;何爽

1.一種基于運動學和動力學組合的低軌衛星實時高精度定軌方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：低軌衛星通過饋電上行鏈路或星間鏈路接收高精度GNSS軌道、高精度鐘差、預報地球自轉參數數據，然后進行拉格朗日內插或外推得到當前時刻相應值；

步驟二：根據高精度衛星軌道動力學模型，結合上注的地球自轉參數預報數據、太陽輻射通量預報數據通過四階五級龍格庫塔法計算遞推k+1歷元衛星位置速度，其中，所述高精度衛星軌道動力學模型包括采用70階的地球重力場模型；

步驟三：對k+1歷元GNSS原始觀測數據進行周跳的探測和修復；

步驟四：根據GNSS軌道、鐘差產品修正k+1時刻軌道和時鐘誤差，根據預定誤差模型修正天線相位中心偏差、固體潮、電離層的誤差；

步驟五：進行卡爾曼濾波量測更新，得到濾波后的位置、速度、整周模糊度參數，進行狀態向量和方差陣的更新，進行下一歷元的計算；

其中，步驟四包括：

步驟401：根據k+1時刻高精度GNSS衛星位置和鐘差，修正廣播星歷的軌道誤差、鐘差；

步驟402：對k+1時刻觀測到的GNSS衛星進行GNSS天線相位偏差PCO的修正；

步驟403：對k+1時刻進行地球固體潮誤差修正，根據衛星位置速度進行星上接收機GNSS天線相位中心偏差改正；

步驟404：根據k+1時刻低軌星位置和GNSS衛星位置，計算觀測仰角，剔除低仰角衛星；

步驟405：進行觀測值雙頻組合消除電離層誤差，根據當前狀態進行GNSS衛星天線相位中心變化修正。

2.根據權利要求1所述的一種基于運動學和動力學組合的低軌衛星實時高精度定軌方法，其特征在于，所述步驟一具體為：

步驟101：高精度GNSS軌道數據產品和鐘差數據產品實時從地面數據處理中心獲??；

步驟102：采用九階以上的拉格朗日插值法進行插值或者線性外推得到當前時刻的GNSS軌道數據和精密鐘差數據、地球自轉參數和太陽輻射通量。

3.根據權利要求1所述的一種基于運動學和動力學組合的低軌衛星實時高精度定軌方法，其特征在于，所述步驟二具體為：

步驟201：首歷元利用偽距定位結果進行狀態向量和方差陣的初始化，非首歷元取上一歷元濾波后值；

步驟202：坐標系轉換矩陣計算，自轉參數計算當前儒略日時、地球動力學時和世界時，然后計算自轉參數矩陣、歲差矩陣、章動矩陣和地球自轉矩陣，四矩陣相乘得到當前時刻地固系和慣性系轉換矩陣；

步驟203：把當前衛星地固系位置轉為慣性系位置，計算衛星地球中心引力慣性系加速度和非球形攝動加速度；

步驟204：計算當前時刻太陽月亮位置，根據衛星慣性系位置計算太陽月亮三體引力加速度，根據固體潮模型計算地球固體潮攝動加速度；

步驟205：根據輸入的太陽輻射通量，根據大氣密度模型，當前衛星位置，計算當前時刻大氣阻力攝動加速度，根據太陽光壓模型計算太陽光壓加速度；

步驟206：當前所有攝動加速度相加得到當前時刻衛星所受慣性系加速度，并轉為地固系；

步驟207：根據四階五級龍格庫塔法重復步驟202~步驟206，計算出k+1時刻衛星位置速度加速度。

4.根據權利要求1所述的一種基于運動學和動力學組合的低軌衛星實時高精度定軌方法，其特征在于，所述步驟三具體為：

步驟301：對原始觀測數據進行數據預處理，實現對載波相位觀測值的周跳探測；

步驟302：通過載波相位觀測值的周跳計算，實現對原始觀測數據的修復。

5.根據權利要求1所述的一種基于運動學和動力學組合的低軌衛星實時高精度定軌方法，其特征在于，所述步驟五具體為：

步驟501：通過消除各項誤差的衛星位置和偽距載波觀測數據，得到觀測矩陣、偽距載波殘差陣

步驟502：帶入卡爾曼濾波量測更新方程，得到濾波后的位置、速度、整周模糊度；

步驟503：重復進行10次步驟501、步驟502，根據10次卡爾曼濾波迭代后位置速度值更新狀態向量和方差陣，進行下一歷元計算。