[发明专利]有势位力作用下的导航卫星轨道确定改进的无奇点技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用无奇点理论和技术确定卫星轨道和对卫星轨道进行改进的方法和技术，涉及卫星导航定位技术领域，涉及导航卫星测量定轨领域，属于大地测量与卫星导航定位学科，属于天体测量与天体力学学科。 

背景技术

有势位作用下的导航卫星的轨道确定和改进的关键问题在于卫星运动方程应用。 

目前主要描述导航卫星运动的方程有两类：1) 直角坐标系下的运动方程，该方法无法获得理论解即理论的轨道描述，所以只能用数值积分求解，需要积分器，需要较大的计算能力，很难实时，无法对运动进行定性分析，无法星上自行定轨应用。2) 开普勒变量下的拉格朗日方程，应用该方程可以求得卫星轨道的理论描述，定轨和轨道改进变成拟合平差滤波，计算量大大减小，适合于星上自行定轨应用，可以实时，但是轨道理论描述存在奇点问题。 

GPS 导航卫星的轨道基本上都是近圆形的轨道，所以卫星轨道有近圆奇点问题。北斗卫星导航系统除了近圆轨道卫星外，还有赤道轨道卫星，既存在近圆奇点问题，也存在赤道轨道奇点问题。 

上述现有理论方法技术要么存在计算量大，需要积分器，很难实时，无法定性分析的缺点，要么存在奇点问题，无法用于导航卫星的定轨。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了使得能够自行星上定轨和轨道改进，本发明提出一种无奇点的技术能使导航卫星轨道的理论描述不含奇点，从而使得到导航卫星轨道的确定和改进都可以获得理论描述而不会发生奇异，从而通过卫星观测拟合平差滤波，实现实时星上自行定轨。利用本发明进行卫星定轨和轨道改进可以实现北斗系统的自主能力，减少对地面控制站的依赖，从而提高北斗系统在实战中的生存能力，从而提高北斗应用的范围，并具有计算简单、精度高，成本降低等优点。

技术方案 

  本发明的技术特征在于：以不含奇点的位函数对开普勒根数的扁导数为基础，根据判据，决定如何组成无奇点的运动方程，然后利用中值积分定理求得轨道的理论描述，并通过对卫星的观测拟合平差滤波获得轨道确定和改进，具体步骤如下：

 步骤1 ：求取摄动位相对于开普勒根数平近点角的偏导数；

步骤2 ：求取摄动位相对于开普勒根数近地点角的偏导数；

 步骤3 ：求取摄动位相对于开普勒根数轨道椭圆扁率的偏导数；

 步骤4 ：求取摄动位相对于开普勒根数轨道面倾角的偏导数；

 步骤5 ：求取摄动位相对于开普勒根数升交点赤经的偏导数；

 步骤6 ：求取摄动位相对于开普勒根数轨道椭圆半长轴的偏导数；

 步骤7 ：判断摄动位相对于开普勒根数轨道面倾角的偏导数是否含有因子sini；

步骤8 ：判断摄动位相对于开普勒根数轨道椭圆扁率的偏导数是否含有因子e；

步骤9 ：根据初始轨道根数判断轨道倾角是否为零，即轨道是否为赤道轨道；

步骤10 ：根据初始轨道根数判断轨道椭圆扁率是否为零，即轨道是否为圆形轨道；

步骤11 ：根据下式（同权利要求中7式）组成开普勒根数轨道半长轴相对于时间的导数的微分方程；

步骤12 ：根据下式（同权利要求中8式）组成开普勒根数轨道轨道椭圆扁率的平方的一半相对于时间的导数的微分方程；

步骤13 ：根据下式（同权利要求中9式）组成开普勒根数近地点角相对于时间的导数的微分方程；

步骤14 ：根据下式（同权利要求中10式）组成开普勒根数轨道轨道面倾角的余弦函数相对于时间的导数的微分方程；

步骤15 ：根据下式（同权利要求中11式）组成开普勒根数轨道升交点赤经相对于时间的导数的微分方程；

步骤16 ：根据下式（同权利要求中12式）组成开普勒根数轨道平近点角相对于时间的导数的微分方程；

步骤17 ：根据中值积分定理积分上述步骤（11-16）所给的各公式从而获得无奇点的轨道理论描述；

步骤18 ：根据对卫星的观测对轨道理论描述进行拟合平差滤波，从而确定卫星轨道或其改进。

有益效果