[发明专利]基于合成孔径雷达的卫星自主定轨方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星的自主定轨技术领域，适应近地卫星的实时自主定轨。

背景技术

目前，国内外卫星的定轨大多是靠地面设备来完成的，先由测量系统，如光学测量系统、无线电测量系统，对卫星进行跟踪测量，然后由地面计算机进行计算并得到卫星的轨道信息，最后经上行遥控发射设备将轨道信息以及控制命令送至卫星，对卫星的轨道参数和运行状态进行修正，确保卫星轨道参数和运行状态都在误差允许范围内，从而使卫星正常工作。

随着航天任务的不断发展，对卫星的运行提出了自主性的要求。卫星自主定轨也称卫星自主导航，是指卫星在不依赖地面站的条件下，仅仅依靠卫星上的测量设备去确定卫星的位置和速度，在轨完成飞行任务所要求的功能或操作，它是卫星实现自主控制的前提。实现自主定轨在减轻地面站的操作负担、降低航天计划的成本、提高卫星的生存能力和扩展卫星的应用潜力等方面具有重要的意义。然而，现有的卫星自主定轨方法在定轨时，需要经上行遥控发射设备将轨道信息以及控制命令送至卫星，然后再对卫星的轨道参数和运行状态进行修正，这种方式极易受到天气和时间的影响，会造成时实性差，影响定轨精度，无法实现低轨卫星的高精度实时自主定轨。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够实现低轨卫星的高精度实时自主定轨且不需要地面测控站支持的基于合成孔径雷达的卫星自主定轨方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明所述的基于合成孔径雷达的卫星自主定轨方法的具体过程为：

步骤A、设计人工地面标识点，以确定人工地面标识点的材质及其几何形状；

步骤B、将人工地面标识点分散安置在合适的地面位置上，并确保合成孔径雷达一次能够看到由一个定位标识点和两个辅助标识点组成的三个人工地面标识；并测量这些人工地面标识点在地固坐标系中的位置；

步骤C、对已经获取到的人工地面标识点的位置信息进行建库，并存储在星载计算机上；

步骤D、利用合成孔径雷达进行卫星自主定轨，其具体过程为：

步骤D1、当星载合成孔径雷达遥感地面并识别了人工地面标识点后，从星载计算机上的地面标识点库中导出一个定位标识点和两个辅助标识点的信息；

步骤D2、建立卫星到地面标识点的距离方程：卫星到地面标识点的距离方程推导过程如下：

由SAR卫星与人工地面标识点的空间位置关系可以得到：

Ri=(xS-xiT)2+(yS-yiT)2+(zS-ziT)2---(1)]]>

其中，(x_S，y_S，z_S)表示卫星在惯性坐标系下的位置，(x_iT，y_iT，z_iT)表示第i个地面标识点在惯性坐标系下的位置，R_i表示第i个地面标识点到卫星的距离；

人工地面标识点在地固坐标系中的位置信息是已知的，所以需要将其转换到惯性坐标系下，转换方程如下：