专利名称：卫星轨道的确定方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道动力学领域，尤其涉及ー种卫星轨道的确定方法和装置。
背景技术：
自1957年第一颗人造地球卫星进入太空以来，人造卫星在经济、军事、通讯、气象、科研、文化生活等众多领域产生了巨大影响，成为人类探索、开发太空和地球资源的主要工具，也是天体动力学研究的重要対象。由于卫星运行容易受到诸多摄动因素的影响，如地球非球形摄动、大气阻カ摄动、太阳光压摄动、太阳引力摄动、月球引力摄动等，使得确定卫星轨道并不容易。现有方法中，通常可以采用欧拉(Euler)算法、龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)算法、机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,ADAMS)算法等确定卫星的运行轨道，但这些算法运算效率低、精度不高。
发明内容
本发明提供ー种卫星轨道的确定方法和装置。用以解决现有方法确定卫星轨道时，由于积累的误差较大，导致的运算效率和计算精度低的问题。一方面，本发明实施例提供ー种卫星轨道的确定方法，其特征在于，包括:建立至少ー个摄动模型，每个所述摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素；根据所述至少ー个摄动模型，采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型；根据所述卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数。另ー方面，本发明实施例提供ー种卫星轨道的确定装置，其特征在于，包括:第一建立模块、第二建立模块和处理模块；所述第一建立模块，用于建立至少ー个摄动模型，每个所述摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素；所述第二建立模块，用于根据所述至少一个摄动模型，采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型；所述处理模块，用于根据所述卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数。本发明提供的卫星轨道的确定方法和装置，考虑了卫星运行的不同摄动影响因素，并采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数，提高了计算效率和精度。
图1为本发明提供的卫星轨道的确定方法一个实施例的流程图；图2为本发明提供的卫星轨道的确定方法另ー个实施例的流程图3为本发明提供的卫星轨道的确定装置一个实施例的结构示意图；图4为本发明提供的卫星轨道的确定装置另ー个实施例的结构示意图。
具体实施例方式图1为本发明提供的卫星轨道的确定方法一个实施例的流程图。如图1所示，以下步骤的执行主体可以为具有高速运算功能的服务器或終端或集成在该服务器或終端中的芯片、模块。该卫星轨道的确定方法具体包括:S101，建立至少ー个摄动模型，每个摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素；通常，卫星在太空中的实际运动轨迹受到诸多摄动因素的影响。根据动力学原理，可以根据每种摄动因素建立成相应的摄动模型，每个摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素。例如:可以根据地球引力因素，建立地球引力摄动模型，根据大气的阻力因素，建立地球大气摄动模型等。S102，根据至少一个摄动模型，采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型；具体可以根据上述至少ー个摄动模型，即至少一个对卫星运行轨迹产生作用的摄动影响因素建立卫星轨道积分模型，该卫星轨道积分模型用来描述卫星运行时的轨迹方程。建立该卫星轨道积分模型具体可以采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格(Runge-Kutta-Fehlberg, RKF)方法,所谓变步长积分，就是通过当前点值求解下一点值时的步长可以根据求解得到的结果进行调整，以使求解的下一点值的精度更高。S103，根据卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数。将需要确定的卫星运行的轨道參数的相关微分方程用上述卫星的轨道积分模型进行求解，即可得到相应的卫星运行的轨道參数。该轨道參数可以是卫星在轨道上运行的位置矢量或位置速度矢量等參数。本发明提供的卫星轨道的确定方法，考虑了卫星运行的不同摄动影响因素，并采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数，提高了计算效率和精度。图2为本发明提供的卫星轨道的确定方法另ー个实施例的流程图，是如图1所示实施例的ー种具体的实现方式。如图2所示，以下步骤的执行主体可以为具有高速运算功能的服务器、終端或集成在该服务器、終端中的芯片、模块。该卫星轨道的确定方法具体包括:S201，建立至少ー个摄动模型，每个摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素；通常，卫星在太空中的实际运动轨迹受到诸多摄动因素的影响。根据动力学原理，可以根据每种摄动因素建立成相应的摄动模型，每个摄动模型用于表示卫星运行时受不同摄动因素的影响。具体地，这些摄动模型可以包括以下任意一种摄动模型或多种摄动模型的组合:地球引力摄动模型、地球大气摄动模型、日光压摄动模型、日引力摄动模型和月引カ摄动ホ吴型，其中:地球引力摄动ホ旲型:在地球固定坐标系中，地球引力体现为非球形引力的摄动加速度表达式为:
权利要求
1.种卫星轨道的确定方法，其特征在于，包括: 建立至少ー个摄动模型，每个所述摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素； 根据所述至少ー个摄动模型，采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型； 根据所述卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数。
2.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个摄动模型，采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型，包括: 根据所述至少ー个摄动模型，建立卫星的受摄运行方程:
3.据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述摄动模型包括以下任意ー种摄动模型或多种摄动模型的组合:地球引力摄动模型、地球大气摄动模型、日光压摄动模型、日引カ摄动模型和月弓Iカ摄动模型。
4.据权利要求3所述的方法，其特征在于:所迷/通过:J= aNS + D4 + fR+ fs + fM确定； 其中，gvs为地球引力摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量-A为地球大气摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；/ 为日光压摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；/s为日引力摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量/ 为月引力摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量。
5.种卫星轨道的确定装置,其特征在于,包括:第一建立模块、第二建立模块和处理模块； 所述第一建立模块，用于建立至少ー个摄动模型，每个所述摄动模型用于表示卫星运行的不同摄动影响因素； 所述第二建立模块，用于根据所述至少一个摄动模型，采用变步长积分的龙格-库塔-芬尔格方法建立卫星轨道积分模型； 所述处理模块，用于根据所述卫星轨道积分模型，确定卫星运行的轨道參数。
6.据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二建立模块包括: 第一建立単元，用于根据所述至少一个摄动模型，建立卫星的受摄运行方程:
7.据权利要求6所述的装置，其特征在干，所述摄动模型包括以下任意ー种摄动模型或多种摄动模型的组合:地球引力摄动模型、地球大气摄动模型、日光压摄动模型、日引カ摄动模型和月弓Iカ摄动模型。
8.据权利要求7所述的装置，其特征在干，所迷/通过:ア=—dNS +Da +fR +Js + Jm确定； 其中，ち5为地球引力摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量-A为地球大气摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；/R为日光压摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；/s为日引力摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；/|为月引力摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投 影矢量。
全文摘要
本发明提供一种卫星轨道的确定方法和装置，该方法采用基于STK中的组件技术，采用RKF方法，利用变步长的积分方式，取7阶积分8阶误差控制的RKF7(8)的算法公式，计算卫星的运行轨道的位置和速度，较传统算法提高了计算精度和计算效率。本发明实施例有效解决了现有方法求解卫星运动方程时，由于积累的误差较大，导致的运算效率和计算精度低的问题。
文档编号G06F19/00GK103093096SQ201310014868
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者张军, 张智慧, 王志鹏 申请人:北京航空航天大学