[发明专利]一种超低轨卫星轨道自主精确维持方法

权利要求书

1.一种超低轨卫星轨道自主精确维持方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将当前第i个采样时刻的GPS数据由地固坐标系转换到瞬时真赤道坐标系下，获得在瞬时真赤道坐标系下GPS测量的卫星位置和速度

(2)若当前为首次采样，则跳转至步骤(4)；反之，则进入步骤(3)；

(3)将上一采样时刻更新后的卫星位置和速度X_fi-1外推到当前采样时刻，获得预估的卫星位置和速度然后进入步骤(4)；

(4)若当前为首次采样，令更新后的卫星位置和速度X_f1＝X；否则，根据步骤(1)所述在瞬时真赤道坐标系下GPS测量的卫星位置和速度以及步骤(3)所述预估的卫星位置和速度采用卡尔曼滤波算法获得当前第i个采样时刻更新后的卫星位置和速度

(5)根据步骤(4)所述更新后的卫星位置和速度，计算轨道平半长轴a；

(6)获得当前采样时刻以及前N-1个采样时刻的N个轨道平半长轴a；从而获得N个轨道平半长轴的平均值a₂；

(7)获得之前第2N-1个采样时刻到之前第N个采样时刻之间N个采样时刻的轨道平半长轴a，并获得平均值a₃；

(8)计算平均值a₂和平均值a₃的差值Δa_Real；

(9)计算当前采样时刻以及前N-1个采样时刻的N个电推力引起的轨道平半长轴理论变化量的总和Δa_F；

(10)根据步骤(8)差值Δa_Real和步骤(9)N个电推力引起的轨道平半长轴理论变化量的总和Δa_F，确定大气阻力大小F_drag；

(11)令下一采样周期内的电推力等于步骤(10)所述大气阻力大小F_drag，在新的采样周期来临后，返回步骤(1)；将每个采样周期内电推力大小设定为所求大气阻力，完成轨道自主精确维持方法。

2.根据权利要求1所述的一种超低轨卫星轨道自主精确维持方法，其特征在于：所述步骤(1)中，获得在瞬时真赤道坐标系下GPS测量的卫星位置和速度的方法，具体为：

x＝cos(S_g)·X-sin(S_g)·Y；

y＝sin(S_g)·X+cos(S_g)·Y；

z＝Z；

其中,X,Y,Z和为卫星在地固坐标系下的位置和速度，由星载GPS提供；S_g为格林威治真恒星时角。

3.根据权利要求1或2所述的一种超低轨卫星轨道自主精确维持方法，其特征在于：所述步骤(3)中，获得预估的卫星位置和速度的方法，具体为：

Y₁＝h×f(X_fi)；

Y₂＝h×f(X₁)；

Y₃＝h×f(X₂)；X₃＝X_fi+Y₃；

Y₄＝h×f(X₃)；

其中，h为当前采样时刻与上一采样时刻的时间间隔，f(X)为轨道动力学模型，h等于GPS传递数据的时间间隔。

4.根据权利要求3所述的一种超低轨卫星轨道自主精确维持方法，其特征在于：所述f(X)的具体表达式为：

其中，X＝[X(1) X(2) X(3) X(4) X(5) X(6)]，R_e＝为地球平均半径，μ为地球引力常数，J₂为地球带谐项第二阶系数。

5.根据权利要求4所述的一种超低轨卫星轨道自主精确维持方法，其特征在于：所述步骤(4)中，更新卫星位置和速度的卡尔曼滤波算法，具体为：

X_fi＝X₀+K(X-X₀)，

其中，K为滤波增益矩阵。