[发明专利]一种卫星大气摄动测算方法及装置

说明书

本发明公开了一种卫星大气摄动测算方法及装置。包括：基于北斗定位和授时功能，获取卫星的卫星坐标、卫星速度和当前时刻；获取卫星的卫星测量姿态信息和太阳帆板转角信息；根据卫星坐标、卫星速度和当前时刻，确定卫星在惯性坐标系下的摄动总和；根据卫星位置和第三方引力场模型，确定卫星对应的非球形引力摄动；根据在当前时刻的太阳坐标和月球坐标，确定卫星对应的日引力摄动和月引力摄动；根据当前时刻、卫星坐标、太阳坐标、卫星测量姿态信息和太阳帆板转角信息，确定卫星对应的太阳光压摄动；根据摄动总和、非球形引力摄动、日引力摄动、月引力摄动、太阳光压摄动，确定卫星的卫星大气摄动。本发明可以提高大气摄动量的计算准确度。

技术领域

本发明涉及卫星大气摄动测算技术领域，特别是一种卫星大气摄动测算方法及装置。

背景技术

低轨道卫星(轨道高度100-1500km)在空间中的轨道摄动主要有非球形引力摄动和大气摄动，其次受到日月引力摄动和太阳光压力摄动。轨道预报需要对各种摄动进行准确预估，而非球形引力、日月引力、太阳光压力均能较好的求解：对于非球形引力，利用高阶地球引力场模型可以精确求解；对于日月引力，利用历表或日月轨道参数也容易确定；对于太阳光压力，只需确定光照条件、卫星面积-质量比、卫星表面反射系数即可求解。大气摄动最为复杂，与摄动加速度直接相关的大气密度、大气阻力系数、大气运动速度均存在极大的不确定性：

1)大气密度ρ受多种空间环境(如地磁活动、太阳活动)影响剧烈，还存在周日项、半周日项等因素，只能通过经验公式估计，难以得到准确值。

2)大气阻力系数C_d大小难以准确估计，受航天器形状、表面材料影响，受大气成分影响而实时变化，但工程上通常取常值2.2，给大气阻力摄动计算造成了误差。

3)高空(100km以上)大气运动规律复杂，机制尚不清楚。轨道摄动分析中通常予以简化，认为大气跟随地球同步旋转，也给卫星和大气的相对运动速度计算带来误差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星大气摄动测算方法及装置。

本发明的技术解决方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种卫星大气摄动测算方法，包括：

基于北斗定位和授时功能，获取卫星的卫星坐标、卫星速度和当前时刻；

获取所述卫星的卫星测量姿态信息和太阳帆板转角信息；

根据所述卫星坐标、所述卫星速度和所述当前时刻，确定所述卫星在惯性坐标系下的摄动总和；

根据所述卫星位置和第三方引力场模型，确定所述卫星对应的非球形引力摄动；

根据在所述当前时刻的太阳坐标和月球坐标，确定所述卫星对应的日引力摄动和月引力摄动；

根据所述当前时刻、所述卫星坐标、所述太阳坐标、所述卫星测量姿态信息和所述太阳帆板转角信息，确定所述卫星对应的太阳光压摄动；

根据所述摄动总和、所述非球形引力摄动、所述日引力摄动、所述月引力摄动、所述太阳光压摄动，确定所述卫星的卫星大气摄动。

可选地，所述根据所述卫星坐标、所述卫星速度和所述当前时刻，确定所述卫星在惯性坐标系下的摄动总和，包括：

获取所述当前时刻的J2000历元；

根据所述当前时刻的J2000历元，计算得到地固系与J2000地心平赤道之间的坐标系转移矩阵；

根据所述坐标系转移矩阵、所述卫星坐标对应的位置矢量和所述卫星速度对应的速度矢量，计算得到所述卫星在J2000地心平赤道坐标系下的目标位置矢量和目标速度矢量；