一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其利用地面注入的平根数，采用简化的外推模型，由星载计算机轨道处理模块根据该简化的外推模型自主外推，且自主外推过程中仅考虑地球引力场摄动中的J2项摄动，忽略含偏心率e的所有项。该方法可应对因卫星姿态机动而导致GPS轨道数据输出不连续的情况，通过星载计算机轨道处理模块中的软件自主外推，实现星上轨道连续可用，同时还需适应星上计算机处理能力的约束。
【专利说明】一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天体力学中的卫星轨道预报【技术领域】，具体涉及人造卫星在轨轨道处理以及轨道力学中的分析方法外推。
【背景技术】
[0002]目前，卫星的高精度测定轨以及轨道外推技术都是通过地面专门定轨系统以及高速的数值计算机进行，计算模型复杂，计算精度高。卫星上天后，其轨道数据或者由GPS接收机获得，或者由地面上注根数进行简单外推，前者在卫星复杂指向的情况下易造成导航星不可见，从而导致轨道数据不连续，后者则由于外推模型过于简单，导致轨道数据精度变
差。
[0003]然而，星上轨道是为姿态控制系统服务的，对精度的要求因任务而异，高精度的星上自主的数值方法外推技术，用于星上自主处理需耗费较多的硬件资源，由此可见需要一种合理简化的自主外推方案，使其既满足姿控系统的精度要求，又满足星务系统的计算能力约束，并减少上注数据量。
【发明内容】
[0004]针对卫星姿态机动而导致GPS轨道数据输出不连续问题，本发明的目的在于提供一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，实现在满足星务系统计算能力约束的情况下，满足姿态控制系统的精度要求。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0006]一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，所述外推方法利用地面注入的平根数与简化的J2外推模型，由星载计算机轨道处理模块根据该简化的J2外推模型自主外推，且自主外推过程中仅考虑地球引力场摄动中的J2项摄动，忽略含偏心率e的所有项。
[0007]在该外推方法的优选方案中，所述外推方法具体实现时在给定J2000.0坐标系中
的初始轨道平根数~;%(50,1总‘^0，石)的前提下，利用简化的12外推模型，其过程如下:
[0008]1、根据给定的初始时刻h的平根数A汁算任意时刻t的平根数厅；
[0009]2、在计算得到t时刻的平根数厅后，再利用该平根数歹计算t时刻的瞬时根数σ ;
[0010]3、利用步骤(2)计算得到的t时刻的瞬时根数σ计算t时刻的卫星在J2000.0坐标系下的位置、速度。
[0011]进一步的,所述t时刻若小于td时刻,实现向td时刻以前外推。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中通过如下公式计算t时刻的平根数厅:
【权利要求】
1.一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其特征在于，所述外推方法利用地面注入的平根数，由星载计算机轨道处理模块根据简化的J2外推模型自主外推，且自主外推过程中仅考虑地球引力场摄动中的J2项摄动，忽略含偏心率e的所有项。
2.根据权利要求1所述的一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其特征在于，所述外推方法具体实现时在给定J2000.0坐标系中的初始轨道平根数?0;σ^α0,Τ0,η0,ξ0,η0,Ι0)的前提下，利用简化的J2模型外推，其过程如下: (1)根据给定的初始时刻to的平根数巧计算任意时刻t的平根数厅； (2)在计算得到t时刻的平根数珂后，再利用该平根数厅计算t时刻的瞬时根数σ ; (3)利用步骤(2)计算得到的t时刻的瞬时根数σ计算t时刻的卫星在J2000.0坐标系下的位置、速.
3.根据权利要求2所述的一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其特征在于，所述t时刻若小于h时刻，实现向h时刻以前外推。
4.根据权利要求2所述的一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过如下公式计算t时刻的平根1^7
5.根据权利要求2所述的一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过如下公式计算t时刻的瞬时根数σ:σ = σ + Δ<τ5 其中，Λ σ s的表达式如下:
6.根据权利要求2所述的一种适用于圆轨道卫星的星上自主轨道外推方法，其特征在于，所述步骤(3)中通过如下公式计算相应的位置、速度H
【文档编号】G06F17/17GK103995800SQ201410103360
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】吴会英, 张永合, 尹增山 申请人:上海微小卫星工程中心