[發明專利]一種地球軌道中航天器的軌跡預測方法及系統

有效

• 申請號: 202011009507.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112141366B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 汪雪川;馮浩陽;劉綺帆;岳曉奎;代洪華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

1.一種地球軌道中航天器的軌跡預測方法，其特征在于，所述預測方法包括如下步驟：

從預測時間步長內選取多個配點；

根據航天器的初始位置和速度確定航天器在每個配點時的初始預測狀態信息；

采用反饋加速Picard迭代方法對航天器在每個配點時的初始預測狀態信息進行修正，獲得航天器在每個配點時的修正后的狀態信息；

所述采用反饋加速Picard迭代方法對航天器在每個配點時的初始預測狀態信息進行修正，獲得航天器在每個配點時的修正后的狀態信息，具體包括：

利用公式對航天器在每個配點時的初始預測狀態信息進行第n+1次修正，獲得航天器在每個配點時的第n+1次修正后的狀態信息；

其中，U_n和U_n+1分別為航天器在每個配點時的第n次和第n+1次修正后的狀態信息，T₀、T₁和G分別為第一變量矩陣、第二變量矩陣和第三變量矩陣，T₀＝diag[-1,-1,...]，G＝EU_n-f(U_n,t)，J為雅可比矩陣，t為配點向量，t＝[t₁,t₂,...,t_M]，t₁、t₂和t_M分別表示第1個、第2個和第M個配點，f為一階形式的軌道動力學方程的右端函數，E和分別為第一常值矩陣和第二常值矩陣，E＝diag[(LB)B^-1,(LB)B^-1,...,(LB)B^-1,...,(LB)B^-1]，L為微分算子，L^-1為積分算子，diag[·]表示對角矩陣，B表示變換矩陣，B＝[Φ(t₁)^T,Φ(t₂)^T,...,Φ(t_M)^T]^T，Φ(t)為橫向量，Φ(t)＝[T₁(t),T₂(t)...T_M(t)]，t為實際時間，t＝t₁,t₂,…,t_M，T₁(t)、T₂(t)和T_M(t)分別為橫向量Φ(t)中的第1個、第2個和第M個元素，N為插值函數階數，M為配點個數；

判斷航天器在每個配點時的第n+1次修正后的狀態信息與第n次修正后的狀態信息的差值是否小于誤差限值，獲得第二判斷結果；

若所述第二判斷結果表示否，則令n的數值增加1，返回步驟“利用公式對航天器在每個配點時的初始預測狀態信息進行第n+1次修正，獲得航天器在每個配點時的第n+1次修正后的狀態信息”；

若所述第二判斷結果表示是，則輸出航天器在每個配點時的第n+1次修正后的狀態信息作為航天器在每個配點時的修正后的狀態信息；

對航天器在每個配點時的修正后的狀態信息進行插值，獲得航天器在每個時刻的修正后的狀態信息。

2.根據權利要求1所述的地球軌道中航天器的軌跡預測方法，其特征在于，所述從預測時間步長內選取多個配點，具體包括：

利用公式ξ_m＝cos[(m-1)π/(M-1)],m＝1,...,M，在[-1,1]區間中選取M個節點；

分別令ξ＝ξ₁,…,ξ_M，利用公式確定每個節點對應的第i個預測時間步長內的實際時間作為配點；

其中，ξ₁、ξ_m和ξ_M表示分別表示第1個、第m個和第M個節點，M表示節點的個數，t_i和t_i+1為第i個預測時間步長的左端點和右端點，t表示實際時間，ξ表示實際時間t對應的[-1,1]區間內的縮放后的時間。