[发明专利]一种高精度轨道计算方法

说明书

本发明公开了一种高精度轨道计算方法，包括：根据不同的轨道参数受摄动力的影响不同，以及星上轨道预报精度需求，选取不同的基函数，建立基于所述基函数的星上轨道预报模型；根据地面测控系统进行高精度轨道预报，获取所述基函数的系数向量矩阵的估计值；根据所述系数向量矩阵和所述星上轨道预报模型，通过递推得到惯性位置和惯性速度；上注系数向量矩阵和初始时刻的系统钟，本发明提高了卫星星上预报的精度，大幅度简化了卫星星上基于轨道动力学的轨道预报模型的复杂程度，同时避免了轨道参数地面频繁上注和上注数据过多的问题，降低了星载计算机和地面测控的压力，具有较强的工程可实现性。

技术领域

本发明涉及卫星星上轨道递推算法技术领域，具体涉及一种高精度轨道计算方法。

背景技术

地球静止轨道卫星、大椭圆轨道等高轨道卫星，从入轨阶段，到进入标称轨道后，通常都由给出卫星初始的位置和速度，然后由星上高精度轨道动力学模型进行递推，实现星上轨道预报。

但是上述方法在卫星轨道精度要求越来越高时，卫星星上轨道预报模型变得越来越复杂；同时也要求地面测控对上注的卫星初始位置和速度的频度越来越快，增加了地面测控的任务量。因而迫切需要寻求一种高精度的轨道预报算法，在保证预报精度的前提下，实现预报模型简化同时减小地面上注频度。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种高精度轨道计算方法。此方法旨在解决传统方法中卫星轨道精度要求越来越高时，卫星星上轨道预报模型变得越来越复杂、要求地面测控对上注的卫星初始位置和速度的频度越来越快，增加了地面测控的任务量的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种高精度轨道计算方法，包括：

步骤S1：根据不同的轨道参数受摄动力的影响不同，以及星上轨道预报精度需求，选取不同的基函数，建立基于所述基函数的星上轨道预报模型；

步骤S2：根据地面测控系统进行高精度轨道预报，获取所述基函数的系数向量矩阵的估计值；

步骤S3：根据所述系数向量矩阵和所述星上轨道预报模型，通过递推得到惯性位置和惯性速度；

步骤S4：上注系数向量矩阵和初始时刻的系统钟，根据所述星上轨道预报模型，以实现在轨高精度计算卫星轨道。

优选的，在所述步骤S1中，所述摄动力包括：地球非球形摄动、日月三体引力摄动和太阳光压摄动。

优选的，所述步骤S2具体包括：

步骤S2.1：由所述地面测控系统利用地面资源对卫星轨道进行高精度预报，得到在一定时间内卫星的轨道六根数；

步骤S2.2：假定一采样频率，并取若干个星历数据，根据所述卫星的轨道六根数，计算所述系数向量矩阵的估计值。

优选的，所述初始时刻为第一个星历数据的系统钟时刻。

优选的，将所述步骤S3中得到的惯性位置和惯性速度与精确星历表进行对比，若三轴位置和速度误差小于或等于设定的阈值，则系数向量矩阵计算正确；否则，则缩短拟合总时长。

优选的，所述步骤S1中，对于不同的轨道，选取不同的基函数，以地球静止轨道为例，建立的所述基函数的星上轨道预报模型的递推表达式为：

其中，a为半长轴，λ为平经度，e_x为卫星轨道在x轴的偏心率，e_y为卫星轨道在y轴的偏心率，i_x为卫星轨道与x轴的倾角，i_y为卫星轨道与y轴的倾角；