[发明专利]一种基于大气阻力模型补偿的低轨卫星轨道预报方法

说明书

本发明公开了一种基于大气阻力模型补偿的低轨卫星轨道预报方法，涉及航空航天领域。该方法：S1，利用星载GNSS接收机伪距观测量和IGS发布的超快星历对卫星进行定轨，得到卫星的动力学参数，所述动力学参数包括卫星位置、速度、C_D、C_R和逐段常量经验加速度参数；S2，对经验加速度建模，然后该模型与确定性动力学模型组成增强型动力学模型，最后利用定轨最终历元的卫星的位置和速度作为初值进行轨道预报。本发明所述方法只要求存在星载接收机伪距观测量即可；并且易于实现，对定轨后的经验加速度拟合，即可应用于轨道预报；同时，所述方法还具有一定普适性和可操作性，在一定程度上补偿了大气阻力模型误差，提高预报精度，应用于在轨高精度导航。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种基于大气阻力模型补偿的低轨卫星轨道预报方法。

背景技术

目前低轨卫星的轨道预报精度不高，尤其是轨道迹向(切向)预报误差随时间增加迅速变差，主要原因在于很难建立高精度大气阻力模型。现有技术都集中在对大气阻力模型本身的改进上，通过调节大气阻力模型中一、两个系数或是通过改进大气密度模型期望提高预报精度。然而现有方法扭曲了大气模型中动力学参数的物理意义而且未明显提高预报精度，不具有普适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大气阻力模型补偿的低轨卫星轨道预报方法，在已有GNSS观测量的时段对未模型化力进行估计，并经建模后用于轨道预报，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述基于大气阻力模型补偿的低轨卫星轨道预报方法，通过对定轨过程中的经验加速度建模，与预先定义的确定性动力学模型组成增强型动力学模型，在一定程度上补偿预报期间的大气阻力模型误差，具体包括以下步骤：

S1，利用星载接收机伪距观测量和IGS发布的超快星历对卫星进行定轨，得到卫星的动力学参数，所述动力学参数包括卫星位置、速度、C_D、C_R和经验加速度；

S2，对经验加速度建模，然后与确定性动力学模型组成增强型动力学模型，最后利用定轨最终历元的卫星的位置和速度作为初值进行轨道预报。

优选地，步骤S1，具体按照下述步骤实现：

S11，利用IGS发布的超快星历，对已有星载接收机观测数据时段的伪距值做单点定位，得到观测历元的单点位置值；

S12，采用简化动力学最小二乘批处理方法对单点位置值进行平滑，完成定轨，得到平滑后的卫星位置和速度，还得到C_D、C_R和经验加速度。

更优选地，步骤S12，采用简化动力学最小二乘批处理方法对单点位置值进行平滑，完成定轨，具体按照下述步骤实现：

A1，设定子区间长度为τ，将整个定轨时间区间[t₀,t_n]等间隔划分为n段；

A2，经验加速度a_i＝(a_iR,a_iT,a_iN)^T在子区间[t_i,t_i+1)上保持常量，其中t_i＝t₀+iτ，i＝0,1,…,n；经验加速度a_i的方向分别为卫星轨道径向e_R(t)、切向e_T(t)和法向e_N(t)，其中，轨道径向e_R(t)、切向e_T(t)和法向e_N(t)的计算公式为公式组(1)；

其中，r和v为卫星在地心惯性系中的位置和速度向量；