一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法和系统与流程

本发明涉及航天器姿态确定与控制领域，涉及是一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法。
背景技术：
：具有轨道外推计算能力的卫星可根据地面发送的轨道注入参数进行轨道外推计算。正确的轨道计算是姿态控制和卫星正常运行的基本保证。当轨道注入参数发生错误时，将导致卫星姿态翻转、卫星无法执行正常任务甚至整星失效等严重风险。目前主要依靠地面对要发送的轨道注入参数进行人工复核的方式保证其正确性，这种方式需要相当大的人工成本，且依赖于复核人员的责任心，无法完全规避轨道注入参数错误的风险。为解决这一类问题，需要针对轨道注入参数的正确性提出在轨自主诊断方法。技术实现要素：本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法和系统，利用卫星运行轨道的连续性先验知识，对接收到的新轨道注入参数与正在使用的轨道注入参数的一致性进行比对，并充分考虑定轨误差和可能的轨道机动变化，给出合理的一致性判断阈值。本发明的方法由卫星在轨自主执行，避免了人工操作的弊端，很好地解决了轨道注入参数正确性自主诊断的问题。本发明的技术解决方案是：一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法，包括步骤如下：(1)将卫星接收到的地面站发送的新轨道注入参数赋值到新轨道注入参数值σi中；新轨道注入参数值σi为包含若干参数具有固定格式的一组数据，其格式与正在使用的轨道注入参数值σ格式相同；(2)计算新轨道注入参数值σi和正在使用的轨道注入参数值σ的一致性误差；(3)根据步骤(2)中的计算结果，进行轨道注入参数正确性判断，并将轨道注入参数正确性标志通过遥测下传反馈给地面装置；(4)根据接收到的轨道注入参数正确性标志进行轨道外推。轨道注入参数为{t0,λ0,λ1,λ2,ω0,ω1,δa0,aδ,i0}，属于新轨道注入参数值σi的参数用上标i标注，属于正在使用的轨道注入参数值σ的参数无上标标注；其中，t0表示本组轨道注入参数的参考时刻；δa0为t0时刻轨道拟平半长轴减去地球半径re之后的值，aδ为拟平半长轴的一阶长期系数；i0为t0时刻拟平轨道倾角；ω0为t0时刻拟平升交点赤经；ω1为拟平升交点赤经的一阶长期项系数；λ0为t0时刻的初值为t0时刻拟平平近地点角，为t0时刻拟平近地点幅角，表示拟平轨道幅角；λ1为的长期项系数；λ2为的二阶长期系数。步骤(2)中，新轨道注入参数值σi和正在使用的轨道注入参数值σ的一致性误差的计算方法为：(2.1)按如下公式计算轨道幅角一致性误差其中，z＝mod(x,y)为求模函数，定义为z＝x-ny，且|z|<y，n为整数；(2.2)按如下公式计算升交点赤经一致性误差(2.3)按如下公式计算轨道高度标称偏离值δa0e，轨道倾角标称偏离值δi0e和拟平半长轴一阶长期系数标称偏离值δaδe：其中，δa0_init表示标称轨道高度值，i0_init表示标称轨道倾角值，aδ_init表示标称拟平半长轴一阶长期系数值。步骤(3)中，若|δa0e|<δa0m且|δaδe|<aδm且|δi0e|<i0m且且则判断新轨道注入参数值σi通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“正确”；否则，判断新轨道注入参数值σi未通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“不正确”；其中，δa0m表示拟平轨道高度的判断阈值；aδm表示拟平半长轴的一阶长期系数正确性判断阈值；i0m表示拟平轨道倾角正确性判断阈值；表示拟平轨道幅角正确性判断阈值；表示拟平升交点赤经正确性判断阈值。步骤(4)中，若轨道注入参数正确性标志为“正确”，则使用新轨道注入参数值σi替换正在使用的轨道注入参数值σ进行轨道外推；若轨道注入参数正确性标志为“不正确”，则不使用新轨道注入参数值σi，仍保留正在使用的轨道注入参数值σ进行轨道外推。一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断系统，包括：第一模块，用于将卫星接收到的地面站发送的新轨道注入参数赋值到新轨道注入参数值σi中；新轨道注入参数值σi为包含若干参数具有固定格式的一组数据，其格式与正在使用的轨道注入参数值σ格式相同；第二模块，用于计算新轨道注入参数值σi和正在使用的轨道注入参数值σ的一致性误差，进行轨道注入参数正确性判断，并将轨道注入参数正确性标志通过遥测下传反馈给地面装置；第三模块，用于根据接收到的轨道注入参数正确性标志进行轨道外推。轨道注入参数为{t0,λ0,λ1,λ2,ω0,ω1,δa0,aδ,i0}，属于新轨道注入参数值σi的参数用上标i标注，属于正在使用的轨道注入参数值σ的参数无上标标注；其中，t0表示本组轨道注入参数的参考时刻；δa0为t0时刻轨道拟平半长轴减去地球半径re之后的值，aδ为拟平半长轴的一阶长期系数；i0为t0时刻拟平轨道倾角；ω0为t0时刻拟平升交点赤经；ω1为拟平升交点赤经的一阶长期项系数；λ0为t0时刻的初值为t0时刻拟平平近地点角，为t0时刻拟平近地点幅角，表示拟平轨道幅角；λ1为的长期项系数；λ2为的二阶长期系数。第二模块中，新轨道注入参数值σi和正在使用的轨道注入参数值σ的一致性误差的计算方法为：按如下公式计算轨道幅角一致性误差其中，z＝mod(x,y)为求模函数，定义为z＝x-ny，且|z|<y，n为整数；按如下公式计算升交点赤经一致性误差按如下公式计算轨道高度标称偏离值δa0e，轨道倾角标称偏离值δi0e和拟平半长轴一阶长期系数标称偏离值δaδe：其中，δa0_init表示标称轨道高度值，i0_init表示标称轨道倾角值，aδ_init表示标称拟平半长轴一阶长期系数值。第二模块中，若|δa0e|<δa0m且|δaδe|<aδm且|δi0e|<i0m且且则判断新轨道注入参数值σi通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“正确”；否则，判断新轨道注入参数值σi未通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“不正确”；其中，δa0m表示拟平轨道高度的判断阈值；aδm表示拟平半长轴的一阶长期系数正确性判断阈值；i0m表示拟平轨道倾角正确性判断阈值；表示拟平轨道幅角正确性判断阈值；表示拟平升交点赤经正确性判断阈值。第三模块中，若轨道注入参数正确性标志为“正确”，则使用新轨道注入参数值σi替换正在使用的轨道注入参数值σ进行轨道外推；若轨道注入参数正确性标志为“不正确”，则不使用新轨道注入参数值σi，仍保留正在使用的轨道注入参数值σ进行轨道外推。本发明相对于现有技术的优点在于：(1)本发明通过接收到的新轨道注入参数与正在使用的轨道注入参数的一致性进行比对，充分利用卫星运行轨道的连续性先验知识，实现了轨道注入参数正确性在轨自主诊断；(2)本发明通过卫星在轨自主判断轨道注入参数正确性的方式，避免了人工操作的弊端，节省了大量人工成本，规避了轨道注入参数错误的风险。附图说明图1为本发明轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明方法进行详细说明。本发明提出一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法，如图1所示，本发明方法包括具体实施流程如下：(1)卫星接收到地面站发送的新轨道注入参数后，赋值到新轨道注入参数值σi中。具体为：新轨道注入参数值σi为包含若干参数具有固定格式的一组数据，其格式与正在使用的轨道注入参数值σ格式相同，其中用于本方法的参数为{t0,λ0,λ1,λ2,ω0,ω1,δa0,aδ,i0}，属于新轨道注入参数值σi的参数用上标i标注，属于正在使用的轨道注入参数值σ的参数无上标标注，各参数的定义如下表所示：(2)计算新轨道注入参数值σi和正在使用的轨道注入参数值σ的一致性误差。具体为：首先按如下公式计算轨道幅角一致性误差其中z＝mod(x,y)为求模函数，定义为z＝x-ny，且|z|<y，n为整数。然后按如下公式计算升交点赤经一致性误差然后按如下公式计算轨道高度标称偏离值δa0e，轨道倾角标称偏离值δi0e和拟平半长轴一阶长期系数标称偏离值δaδe：其中δa0_init表示标称轨道高度值，i0_init表示标称轨道倾角值，aδ_init表示标称拟平半长轴一阶长期系数值。(3)进行轨道注入参数正确性判断。具体为：若|δa0e|<δa0m且|δaδe|<aδm且|δi0e|<i0m且且则判断新轨道注入参数值σi通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“正确”；否则判断新轨道注入参数值σi未通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“不正确”；将轨道注入参数正确性标志通过遥测下传反馈给地面装置。公式中使用的判断变量定义如下表所示，且均可注入修改：(4)根据接收到的轨道注入参数正确性标志进行轨道外推：若新轨道注入参数值σi通过一致性比对，则使用新轨道注入参数值σi替换正在使用的轨道注入参数值σ，以之为基础进行轨道外推。具体为：使用新轨道注入参数值σi的各项参数值替换正在使用的轨道注入参数值σ的对应参数，即σ＝σi。若新轨道注入参数值σi未通过一致性比对，则不使用新轨道注入参数值σi，仍保留正在使用的轨道注入参数值σ，以之为基础进行轨道外推。具体为：不改变正在使用的轨道注入参数值σ的各项参数值。一种轨道注入参数正确性在轨自主诊断系统，包括：第一模块，用于将卫星接收到的地面站发送的新轨道注入参数赋值到新轨道注入参数值σi中；新轨道注入参数值σi为包含若干参数具有固定格式的一组数据，其格式与正在使用的轨道注入参数值σ格式相同；第二模块，用于计算新轨道注入参数值σi和正在使用的轨道注入参数值σ的一致性误差，进行轨道注入参数正确性判断，并将轨道注入参数正确性标志通过遥测下传反馈给地面装置；第三模块，用于根据接收到的轨道注入参数正确性标志进行轨道外推。实施例1：某卫星正在使用轨道注入参数值σ，通过地面站上注了新的轨道注入参数σi，分别如下表所示：符号正在使用的轨道注入参数值σ地面站上注的轨道注入参数σi量纲t02353.05127553.051sδa0492.6970303492.9644254kmaδ-1.908136159e-7-1.908099030e-7km/si01.6982045141.698211288radω0-2.842860846-2.837883582radω11.964875807e-71.964712359e-7rad/sλ0-0.8422763141.922112675radλ10.0011071010.001107036rad/sλ22.308954599e-142.308685045e-14rad/s2按本发明的轨道注入参数正确性在轨自主诊断方法，和星上装订的参数值δa0_init＝500km，i0_init＝1.70rad，aδ_init＝0，首先计算：根据卫星设置的判断阈值参数如下表所示：进行一致性比对判断，有|δa0e|<δa0m，|δaδe|<aδm，|δi0e|<i0m，因此判断新轨道注入参数值σi通过一致性比对，置轨道注入参数正确性标志为“正确”，将轨道注入参数正确性标志通过遥测下传反馈给地面装置；使用新轨道注入参数值σi的各项参数值替换正在使用的轨道注入参数值σ的对应参数，更新后使用的轨道注入参数值σ的各项参数如下表所示：本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。当前第1页12