[發(fā)明專利]一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)組合的低軌衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度定軌方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010591804.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111947667B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張悅;江金鳳;樊曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 火眼位置數(shù)智科技服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/24
• 分類號(hào): G01C21/24;G01S19/07;G01S19/38;G01S19/39;G01C21/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 景鵬;何爽

本申請(qǐng)涉及一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)組合的低軌衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度定軌方法，首先低軌衛(wèi)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(yù)報(bào)地球自轉(zhuǎn)參數(shù)和太陽輻射通量參數(shù)數(shù)據(jù)并處理，然后利用高精度衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型結(jié)合龍格庫塔法從k時(shí)刻進(jìn)行軌道遞推得到k+1時(shí)刻位置速度；對(duì)k+1時(shí)刻GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測(cè)修復(fù)；然后根據(jù)上注的高精度軌道鐘差數(shù)據(jù)產(chǎn)品修正k+1時(shí)刻軌道鐘差誤差，并且進(jìn)行GNSS天線相位中心偏差、低軌星天線相位中心偏差、GNSS天線相位中心變化改正、電離層等誤差的修正；最后得到k+1時(shí)刻觀測(cè)矩陣、偽碼載波殘差陣后進(jìn)行卡爾曼濾波量測(cè)更新，得到濾波后的位置、速度、整周模糊度，更新狀態(tài)向量和方差陣，進(jìn)行下一個(gè)歷元的計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低軌衛(wèi)星定軌技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)組合的低軌衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度定軌方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，隨著航天技術(shù)發(fā)展，低軌衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，低軌測(cè)繪衛(wèi)星、低軌導(dǎo)航增強(qiáng)衛(wèi)星、低軌重力測(cè)量衛(wèi)星、低軌磁力測(cè)量衛(wèi)星等系統(tǒng)逐步發(fā)展，上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)載荷任務(wù)的前提關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)高精度定軌。

當(dāng)前比如資源三號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星通過事后高精度定軌技術(shù)進(jìn)行事后高精度定軌，然后再進(jìn)行載荷數(shù)據(jù)的反演，載荷應(yīng)用推廣受載荷處理時(shí)長(zhǎng)影響很大，迫切需要實(shí)時(shí)高精度定軌技術(shù)。

另外還有學(xué)者提出利用GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)，使用GNSS廣播電文計(jì)算導(dǎo)航星位置、鐘差，結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)定軌，但此種方法，廣播電文中GNSS星軌道和鐘差精度不夠，導(dǎo)致最終定軌精度不夠。

還有學(xué)者提出通過下傳低軌導(dǎo)航增強(qiáng)衛(wèi)星上的GNSS觀測(cè)數(shù)據(jù)至地面，地面進(jìn)行實(shí)時(shí)定軌后將定軌結(jié)果上傳至低軌星，低軌星收到后再進(jìn)行下發(fā)導(dǎo)航增強(qiáng)電文打包下發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷之一，提出了一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)組合的低軌衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度定軌方法，其可以將高精度衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)定軌和非差精密單點(diǎn)定位相結(jié)合。

本發(fā)明的一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)組合的低軌衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度定軌方法包括：

步驟一：低軌衛(wèi)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(yù)報(bào)地球自轉(zhuǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行拉格朗日內(nèi)插得到當(dāng)前時(shí)刻相應(yīng)值；

步驟二：根據(jù)高精度衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合上注的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、太陽輻射通量預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)等通過龍格庫塔法計(jì)算遞推k+1歷元衛(wèi)星位置速度；

步驟三：對(duì)k+1歷元GNSS原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳粗差的探測(cè)和修復(fù)；

步驟四：根據(jù)高精度GNSS軌道、鐘差產(chǎn)品進(jìn)行k+1時(shí)刻軌道和時(shí)鐘誤差，根據(jù)其他各項(xiàng)誤差模型修正天線相位中心偏差、固體潮、電離層等各項(xiàng)誤差。

步驟五：進(jìn)行卡爾曼濾波量測(cè)更新，得到濾波后的位置、速度、整周模糊度等參數(shù)，進(jìn)行狀態(tài)向量和方差陣的更新，進(jìn)行下一歷元的計(jì)算。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的定軌方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)合高精度衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型短期遞推精度高優(yōu)勢(shì)、以及非差精密單點(diǎn)定位運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差修正優(yōu)勢(shì)，從而定軌在實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)高精度。在此基礎(chǔ)上，為低軌導(dǎo)航增強(qiáng)衛(wèi)星開展導(dǎo)航增強(qiáng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)支撐，與現(xiàn)有事后、地面定軌技術(shù)相比，可減輕星地傳輸鏈路壓力，提高低軌導(dǎo)航增強(qiáng)服務(wù)效能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)組合的低軌衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度定軌方法流程圖；

圖2為衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)遞推計(jì)算流程圖；

圖3為時(shí)間系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換示意圖；

圖4為數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖；

圖5為GNSS誤差修正流程圖；