[发明专利]一种基于监督学习的火星探测飞行轨道精确计算方法及系统在审
申请号: | 202010171462.5 | 申请日: | 2020-03-12 |
公开(公告)号: | CN111382514A | 公开(公告)日: | 2020-07-07 |
发明(设计)人: | 刘宇;曹赫杨;陆丹萍;马瑞;孙建党;朱庆华 | 申请(专利权)人: | 上海航天控制技术研究所 |
主分类号: | G06F30/20 | 分类号: | G06F30/20;G06N20/10;G06F119/14 |
代理公司: | 中国航天科技专利中心 11009 | 代理人: | 胡健男 |
地址: | 201109 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 监督 学习 火星 探测 飞行 轨道 精确 计算方法 系统 | ||
一种基于监督学习的火星探测飞行轨道精确计算方法及系统,以无线电测量误差及轨道参数估计偏差构建监督机器学习SML的学习变量集,以轨道确定偏差构建目标变量集,利用先前的测定轨数据对该SML进行训练,得到更精确的火星探测器飞行轨道参数估计值与预测值。需要建立简化的火星探测器环火轨道动力学模型;构建火星轨道监督机器学习模型MO_SML;利用之前的火星探测器飞行轨道测定轨数据构建训练数据库,对MO_SML进行训练;以训练好的MO_SML模型计算待估计时刻的火星探测器飞行轨道参数的精确估计值。本发明回避了难以精确建立了高精度火星轨道动力学模型,在不增加观测量的条件下,大大提高火星探测器飞行轨道参数的估计及预报精度。
技术领域
本发明涉及一种基于监督学习的火星探测飞行轨道精确计算方法及系统,属于火星探测飞行轨道技术领域。
背景技术
火星探测器在飞行过程中,离地面十分遥远,地面测控精度比地球轨道航天器要低2个量级,可以达到百千米量级,难以满足火星探测器轨道控制的要求。
现有的基于航天器轨道动力学外推的探测器轨道参数预测方法的精度受限于精确的航天器轨道动力学建模精度。由于火星周围环境不明,火星轨道动力学的建模精度远远低于地球轨道航天器,动力学外推的常规方法难以提供精确的火星探测器环火轨道参数。
发明内容
本发明解决的技术问题为:克服上述现有技术的不足,提供一种基于监督学习的火星探测飞行轨道精确计算方法及系统,能够得到更精确的火星探测器飞行轨道参数,解决了获取高精度火星探测器飞行轨道参数的问题,满足了对火观测、对火定向等控制任务的需求。
本发明解决的技术方案为:一种基于监督学习的火星探测飞行轨道精确计算方法,步骤如下:
步骤一:从完整的火星探测器火星轨道动力学模型中略去摄动项,包括:火星轨道环境下火星大气阻力、火星高阶引力项、火星轨道光压,得到简化的火星探测器环火轨道动力学模型;
步骤二:根据火星轨道状态偏差及地面测定轨系统偏差,步骤一简化的火星探测器环火轨道动力学模型预测的火星轨道状态与真实的火星轨道状态的差,构建火星轨道监督机器学习模型MO_SML;
步骤三:利用当前时间之前的火星探测器飞行轨道测定轨数据构建训练数据库,利用训练数据库中的数据对步骤二中建立的火星轨道监督机器学习模型MO_SML进行训练,直到模型MO_SML收敛到所需要的精度,得到训练好的MO_SML模型;
步骤四:计算所要估计时间与当前时间的间隔△t,根据间隔△t并利用步骤三中训练好的MO_SML模型计算估计时间的火星探测器轨道估计偏差,同时,采用步骤一中简化的火星探测器环火轨道动力学模型输出估计时间的火星探测器轨道状态估计值;根据估计时间的火星探测器轨道估计偏差和估计时间的火星探测器轨道状态估计值,得到估计时刻火星探测器飞行轨道的精确估计参数。
优选的,步骤一:从完整的火星探测器火星轨道动力学模型中略去火星轨道环境下火星大气阻力、火星高阶引力项、火星轨道光压、太阳活动影响,得到简化的火星探测器环火轨道动力学模型,具体如下:
根据火星球谐引力项,太阳活动,火星到探测器的位置矢量,太阳到探测器的位置位置矢量,太阳到火星的位置矢量,火星引力常数,太阳引力常数,太阳光压摄动,第i颗行星对火星探测器的引力项,得到简化的火星探测器环火轨道动力学模型。
优选的,步骤二:根据火星轨道状态偏差及地面测定轨系统偏差,步骤一简化的火星探测器环火轨道动力学模型预测的火星轨道状态与真实的火星轨道状态的差,构建火星轨道监督机器学习模型MO_SML,具体如下:
采用火星轨道状态偏差及地面测定轨系统偏差构建MO_SML学习模型中的学习变量集L;
采用预测偏差即模型预测的火星轨道状态与真实的火星轨道状态的差构建MO_SML学习模型中的目标变量集T;
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