[发明专利]基于无奇点根数的14参数广播星历卫星位置估计方法

摘要

本发明公开了一种基于无奇点根数的14参数广播星历卫星位置估计方法。使用本发明能够适应小偏心率和小轨道倾角卫星轨道，且能够统一MEO、IGSO和GEO卫星广播星历用户算法。本发明首先建立了一种新的基于第二类无奇点根数的14参数广播星历模型，然后基于该模型，提出了一种新的广播星历卫星位置估计方法，对比现有技术，本发明减少了2个星历参数，节约了导航卫星通信资源。并且本发明提出的模型中未直接采用偏心率和轨道倾角参数，可避免卫星运行在小偏心率和小倾角轨道处时广播星历参数拟合过程中法化矩阵奇异的问题，可同时适应小偏心率和小轨道倾角卫星轨道；能够统一MEO、IGSO和GEO卫星广播星历用户算法模型。

主权项

一种基于无奇点根数的14参数广播星历卫星位置估计方法，其特征在于，建立基于第二类无奇点轨道根数的14参数广播星历模型为：X0=(toe,a,ξ,η,λ,h,k,λ·,h·,k·,Crc,Crs,Cuc,Cus)]]>其中，toe为广播星历参考时刻；为λ的变化率，分别为h,k的变化率，Crc代表卫星轨道半径的余弦调和改正项的振幅，Crs为卫星轨道半径的正弦调和改正项的振幅，Cuc为真经度的余弦调和改正项的振幅，Cus为真经度的正弦调和改正项振幅；(a,ξ,η,λ,h,k)为第二类无奇点变量；所述卫星位置估计方法包括如下步骤：步骤1，根据广播星历的参考时间toe，计算观测时刻t相对toe的归化时间tk：tk＝t‑toe步骤2，计算卫星平均运动速度n：n=μ/a3]]>其中，μ代表CGCS2000坐标系下的地球引力常数；步骤3，计算tk时刻卫星轨道的平经度λk：λk=λ+(n+λ·)tk]]>步骤4，利用牛顿迭代的方法计算tk时刻卫星运动的偏经度Ek：Ek＝λk+ξsin Ek‑1+ηcos Ek‑1上式中，下标k＝1,2,3…，初始时，E0＝λk；迭代结束条件为|Ek‑Ek‑1|≤10σ；其中σ根据计算精度而定；步骤5，计算tk时刻卫星运动的卫星径矢rk：rk＝a(1‑ξcos Ek+ηsin Ek)步骤6，计算tk时刻卫星运动的真经度uk：uk=atan(sinukcosuk)]]>其中，sinuk=ark(sinEk+η-ξξ2+η2-(1-rk/a)21+1-ξ2-η2)]]>cosuk=ark(cosEk-ξ-ηξ2+η2-(1-rk/a)21+1-ξ2-η2)]]>步骤7，计算tk时刻卫星轨道参量的修正量：hk=h+h··tk]]>kk=k+k··tk]]>r′k＝rk+Crccos(2uk)+Crssin(2uk)u′k＝uk+Cuccos(2uk)+Cussin(2uk)步骤8，计算tk时刻卫星在惯性坐标系下的位置r→eci=rk′cosuk′·P*+rk′sinuk′·Q*]]>式中：P*=1-k21+cosI-hk1+cosIk,Q*=-hk1+cosI1-h21+cosIh,cosI=1-hk2-kk2]]>步骤9，计算tk时刻卫星在地心地固坐标系下的位置：r→ecf=Rz(ωetk)r→eci]]>式中，Rz为由惯性坐标系转到地心地固坐标系的坐标旋转矩阵，ωe为地球自转角速度；至此，就完成了基于第二类无奇点根数的14参数广播星历对卫星位置的计算。