[发明专利]一种基于组合偏差轨道预报的航天器测站引导计算方法

说明书

本发明公开了一种基于组合偏差轨道预报的航天器测站引导计算方法，具体按照如下步骤进行：步骤1：根据自主控制程序和轨道动力学模型对自主控制航天器进行轨道预报，将预报结果记作航天器标称星历，利用标称星历计算出标称引导数据；步骤2：将空间环境模型、动力学模型误差折算至控制偏差中，根据该控制偏差的范围，预报生成多条偏差星历；步骤3：根据偏差星历计算出的偏差引导数据，并计算偏差引导数据与标称进站点的角度差值和时间差值；步骤4：根据偏差星历的引导数据，综合计算出引导信息。本发明方法计算的引导数据进行捕获时，只需在理论等待点等待，等待时间为确定区间，测站操作简单，有利于判断跟踪情况和航天器状态。

技术领域

本发明属于航天器测站跟踪引导技术领域，提供了一种基于组合偏差轨道预报的航天器测站引导计算方法。

背景技术

航天器自主控制是指航天器在不用地面上注控制指令的情况下，依靠自身敏感器和控制装置自主完成空间规定动作或任务的过程，包括在轨自主控制、航天器再入返回等。在航天器自主控制过程中或者结束后，为了接收其遥测数据、判断工作状态，有时需要地面站跟踪航天器获取相关数据。为了给地面站提供跟踪引导，地面系统需模拟航天器自主运动过程，对航天器星历进行预报，再将预报得到的航天器星历转为方位、俯仰数据为地面站提供跟踪引导信息。但由于地面系统无法准确模拟航天器自主控制过程，动力学模型误差及发动机故障等也会影响实际控制结果，导致引导信息预报值与实际值存在偏差。地面站测控天线的波束宽度有限，该引导数据偏差会直接影响地面站的跟踪捕获和故障判别，因此，在航天器自主控制模式下，需研究一种综合各种轨道预报偏差的测站引导方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于组合偏差轨道预报的航天器测站引导计算方法，解决了航天器自主控制偏差条件下地面站跟踪引导的部分问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种基于组合偏差轨道预报的航天器测站引导计算方法，具体按照如下步骤进行：

步骤1：根据自主控制程序和轨道动力学模型对自主控制航天器进行轨道预报，将预报结果记作航天器标称星历，利用标称星历计算出标称引导数据，即标称进站时间和方位、俯仰角；

步骤2：将空间环境模型和动力学模型误差折算至控制偏差中，根据该控制偏差的范围，预报生成多条偏差星历；

步骤3：根据偏差星历计算出的偏差引导数据，并计算出偏差引导数据与标称进站点的角度差值和时间差值；

若某条偏差星历计算出的引导数据角度差值大于或等于天线的半波束范围，则在该偏差下，设备无法通过本方法进行引导捕获；

步骤4：根据偏差星历的引导数据，综合计算出引导信息。

本发明的特点还在于，

步骤1具体包括，在牛顿参考框架下，探测器的运动方程可写作如下公式(1)、(2)以及(3)：

其中，为航天器受到的二体引力和其他各类摄动力、为航天器自主控制过程受到的推力，给定探器的初值状态r₀和通过积分上式即可得到探测器的标称星历。

在步骤2中，多条偏差星历的计算方法具体为：

设偏差星历的总数为N；

将折算了其他偏差的控制偏差加入公式(1)中，得到公式(4)：

其中，为不同的控制偏差，根据公式(4)可以计算出多条偏差星历。