首页 / 专利库 / 太空飞行器与操作 / 人造卫星 / 地球同步卫星 / 一种适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法

一种适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法

阅读:1020发布:2020-06-11

专利汇可以提供一种适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种适应轨道机动的 地球同步卫星 精密定轨方法,属于航天测量与控制领域。该方法首先计算机动 加速 度;计算观测量ρi,j及观测残差序列Δρi,j;对公共系统误差ρb进行估值;将公共系统误差ρb从观测残差序列Δρi,j中扣除,得到各测站系统偏差;将ρb、从观测量中扣除,再将扣除系统差后的观测数据重新次进行轨道改进,得到改进后的初始状态重新进行计算,直至轨道收敛,完成地球同步卫星精密定轨。本发明的有益效果:能解决GEO卫星在轨道机动期间星上 发动机 喷气产生的推 力 给精密轨道确定带来的困难,同时,采用公共系统误差估值和各站偏差自适应 迭代 消除方法解决卫星钟差与各测站设备时延等系统误差难以分离的问题,能够有效提高GEO卫星在轨道机动期间的定轨预报 精度 。,下面是一种适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法专利的具体信息内容。

1.适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法,包括如下步骤:
步骤一:计算机动加速度:
假设星上发动机喷管起始工作时间为T0,结束时刻为TE,Fij为第i个喷管第j次工作时推大小,工作脉宽为tj,则有第j次工作时产生的加速度在J2000惯性坐标系中可表示为:
其中,m为卫星质量;αi、βi、γi为第i个喷管轴线方位在整星机械坐标系下的三个矢量余弦;矩阵Mj为第j次工作时刻惯性坐标系至质心轨道坐标系的转换矩阵,矩阵Pj为第j次工作时刻质心轨道坐标系到整星机械坐标系的旋转矩阵。
步骤二:从初始历元t0和初始状态量 出发,利用精密数值方法进行轨道外推,计算第i个测站第j次观测记录的观测量ρi,j,得到第i个测站第j次观测记录的观测残差序列Δρi,j,Δρi,j中,公共系统误差记为ρb,各站系统偏差记为
步骤三:对公共系统误差ρb进行估值,
ρb包含一个常数部分和一个线性变化部分,即
ρb=ρb0+ρb1T
其中,T为距初始观测历元的时间,即距初轨历元时间,ρb0和ρb1分别为常数部分和一个线性变化部分。设ρi,j对应的真值为 则有,
其中,εi,j为观测随机噪声。ρi,j对ρb0和ρb1的偏导数为:
基于上述偏导数完成对公共系统误差ρb的估值;
步 骤 四:将 公 共 系 统 误 差ρb从 观 测 残 差 序 列 Δρi,j中 扣 除,得 到Δρ′i,j=Δρi,j-ρb,此时Δρ′i,j中仅包含第i个测站的系统偏差 和随机噪声。对第i个测站计算所有观测时刻Δρ′i,j的平均值,得到各测站系统偏差步骤五:将ρb、 从观测量中扣除,再将扣除系统差后的观测数据重新次进行轨道改进,得到改进后的初始状态
步骤六:如果不满足收敛条件,设 返回步骤二,重复上述步骤;否则,结束循环,完成地球同步卫星精密定轨。

说明书全文

一种适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法

技术领域

[0001] 本发明专利属于航天测量与控制领域,涉及一种适应轨道机动的地球同步卫星(GEO)精密定轨方法。

背景技术

[0002] 根据国家航天发展规划,我国的北斗二号卫星导航系统采用GEO/IGSO/MEO混合星座进行无源导航定位。对于无源定位而言,轨道机动就意味着卫星暂时失效,由于GEO卫星控制系统定期进行动量轮卸载、频繁轨道机动,GEO卫星成为影响系统导航性能的关键卫星。GEO卫星轨道机动较为频繁、地面观测几何结构差以及卫星钟差与设备时延等系统误差难以分离等特点,使得GEO卫星精密定轨和跨越轨控时段预报技术成为系统的关键技术之一。在轨道机动期间,星上发动机喷气产生的推给精密轨道确定带来了困难,利用常规方法进行轨道确定和轨道预报难以保证导航精度要求。为了在轨道机动期间提供导航卫星连续的精密星历,需对轨道机动力模型进行研究,探索轨道机动期间的轨道确定和预报方法,以便提高该系统的导航性能。

发明内容

[0003] 本发明的目的是:为了解决地球同步卫星轨道维持期间,利用常规方法进行轨道确定和轨道预报难以保证轨道精度的问题,本发明给出一套实用的适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法。
[0004] 本发明的技术方案是:适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法,包括如下步骤:
[0005] 步骤一:计算机动加速度:
[0006] 假设星上发动机喷管起始工作时间为T0,结束时刻为TE,Fij为第i个喷管第j次工作时推力大小,工作脉宽为tj,则有第j次工作时产生的加速度在J2000惯性坐标系中可表示为:
[0007]
[0008] 其中,m为卫星质量;αi、βi、γi为第i个喷管轴线方位在整星机械坐标系下的三个矢量余弦;矩阵Mj为第j次工作时刻惯性坐标系至质心轨道坐标系的转换矩阵,矩阵Pj为第j次工作时刻质心轨道坐标系到整星机械坐标系的旋转矩阵。
[0009] 步骤二:从初始历元t0和初始状态量 出发,利用精密数值方法进行轨道外推,计算第i个测站第j次观测记录的观测量ρi,j,得到第i个测站第j次观测记录的观测残差序列Δρi,j,Δρi,j中,公共系统误差记为ρb,各站系统偏差记为[0010] 步骤三:对公共系统误差ρb进行估值,
[0011] ρb包含一个常数部分和一个线性变化部分,即
[0012] ρb=ρb0+ρb1T
[0013] 其中,T为距初始观测历元的时间,即距初轨历元时间,ρb0和ρb1分别为常数部分和一个线性变化部分。设ρi,j对应的真值为 则有,
[0014]
[0015]
[0016] 其中,εi,j为观测随机噪声。ρi,j对ρb0和ρb1的偏导数为:
[0017]
[0018]
[0019] 基于上述偏导数完成对公共系统误差ρb的估值;
[0020] 步骤四:将公共系统误差ρb从观测残差序列Δρi,j中扣除,得到Δρ′i,j=Δρi,j-ρb,此时Δρ′i,j中仅包含第i个测站的系统偏差 和随机噪声。对第i个测站计算所有观测时刻Δρ′i,j的平均值,得到各测站系统偏差
[0021] 步骤五:将ρb、 从观测量中扣除,再将扣除系统差后的观测数据重新次进行轨道改进,得到改进后的初始状态
[0022] 步骤六:如果不满足收敛条件,该收敛条件为 的改进量小于某设定值,为本领域人员公知,设 返回步骤二,重复上述步骤;否则,结束循环,完成地球同步卫星精密定轨。
[0023] 本发明的有益效果是:能够解决GEO卫星在轨道机动期间,星上发动机喷气产生的推力给精密轨道确定带来的困难,同时,采用公共系统误差估值和各站偏差自适应迭代消除方法解决卫星钟差与各测站设备时延等系统误差难以分离的问题,能够有效提高GEO卫星在轨道机动期间的定轨预报精度。

具体实施方式

[0024] 下面以2006年12月12日至13日北斗一号卫星多站测距数据处理为例,说明本方法的使用步骤及应用效果。其中,13日数据包含了卫星的东西机动。
[0025] 本实施例中的适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法,包括如下步骤:
[0026] 步骤一:获取北斗一号卫星星上推力器安装参数以及机动期间卫星姿态、星上推力器组合方式、推力大小、工作脉冲周期、脉宽以及喷管工作次数等,并准备好卫星初始状态量和定轨数据文件,该数据为控前约一天和控制时段约20分钟数据,根据上述信息计算控制时段内的轨道机动加速度;
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈