[发明专利]一种利用天基可见光相机的低轨卫星自主定轨方法

摘要

本发明涉及一种低轨卫星的自主定轨方法。选择若干高轨目标（包括大型空间碎片）作为标定星，获得其精密星历；当低轨卫星无法获取其精密星历时，利用搭载的天基可见光相机，指向高轨标定星，进行一段时间的跟踪，获取测角测量量；利用星载计算机，结合低轨卫星的粗略星历、高轨目标的精密星历和测量量，反向确定出低轨卫星的精密轨道。本发明提供了一种新的卫星自主定轨途径，当无法利用全球定位导航卫星信息时，可以作为替代方法使用。本发明计算模型相对简单，充分利用了空间资源，同时天基可见光观测成本低、耗能小，工程适用性强。

主权项

1.一种利用天基可见光相机的低轨卫星自主定轨方法，通过搭载的天基可见光相机对选定高轨标定星的持续跟踪，利用获取的赤经赤纬测量量，实现精密定轨，其特征在于，包括以下步骤：(1)卫星自主定轨系统从所有的GEO目标数据库中选择GEO标定目标，当观测卫星失去了精密的轨道状态信息，根据历史状态，估计出自身粗略的星历信息；当地面观测设备对观测卫星可见时，将标定目标的精密星历发送给观测卫星，使其获得当前所有标定星的信息，(2)利用星载计算机计算当前一个时段，观测卫星对标定星的可跟踪情况，确定最优的标定星，(3)到达预先计算的观测窗口后，调整相机指向，在预先指定的区域附近进行标定星的搜索；根据观测卫星粗略的星历、GEO标定星准确的星历信息及视星信息对所观测到的目标进行筛选，确定标定星，一旦确定标定星后，调整相机的指向，对目标进行持续跟踪；同时星载计算机处理跟踪拍到的图像信息，获得实时的赤经赤纬这两个测量量，得到：y(t0),y(t1),…y(tn‑1)，共n组测量结果，其中y(t0)为t0时刻的观测值，y(t1)为t1时刻的观测值，y(tn‑1)为tn‑1时刻的观测值；(4)经过一段时间的观测之后，利用跟踪获取的n组测量数据、标定星的精密星历、自身的粗略星历信息，使用星载计算机对自身轨道进行精密确定；(5)由于观测卫星的星历是不准确的，因此，可能出现跟踪一段时间，目标丢失的情况，如果该种情况发生，则利用已经获取的数据，对卫星的轨道进行确定，具体方法是：先重复步骤(4)，对轨道进行改进后，利用观测卫星更新的星历信息，重新结合标定星的精密星历进行相机指向的计算，即重复步骤(2)和(3)，从而重新跟踪到标定目标，获取观测数据，(6)利用观测数据对卫星轨道改进后，继续更新低轨观测卫星的星历，对以后的状态进行在线估计，为下一观测窗口或者执行其他任务提供较准确的轨道数据保障，在自主定轨的过程中，也根据实际需求，在累计一段观测数据后就对轨道进行一次修正，在整个定轨任务中，通过多次的反复修正，得到一个精密的轨道。