[发明专利]一种基于GLONASS历书参数的卫星位置与速度预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种基于GLONASS历书参数的 卫星位置与速度预报方法。

背景技术

历书参数是卫星导航系统导航电文的重要组成部分，其在导航接收机信号 捕获过程中起着十分重要的作用。在没有辅助信息的情况下，接收机根据历书 参数估算卫星的概略位置和速度，复现可见卫星并进行搜索，避免漫天搜星。 同时，根据卫星速度估算卫星相对接收机的概略多普勒频移，可在信号捕获阶 段辅助频域搜索信号，大大缩短了卫星信号捕获时间，进而缩短了首次定位时 间。因此，历书参数用户算法的简洁有效直接影响导航接收机信号捕获跟踪性 能。现有GLONASS历书参数用户算法采用基于卫星轨道平均根数的解析模型 方法，该方法表达式复杂、计算步骤多。本发明提出了一种简易快速的GLONASS 历书参数用户算法，并给出了详尽的计算步骤和具体的计算公式。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于GLONASS历书参数的卫星位置与速度 预报方法，能够利用GLONASS历书参数快速估算卫星位置及速度的问题，计 算量小。

本发明的基于GLONASS历书参数的卫星位置与速度预报方法，包括如下 步骤：

步骤1，根据GLONASS历书参数中的一天首次经过升交点的时间计 算观测时刻t相对的归化时间t_k：

步骤2，计算t_k时刻卫星轨道周期T_k、卫星运动平均角速度n_0k和卫星轨道半 长轴A_k：

n_0k＝2π/T_k

其中，为GLONASS历书参数中的首次过升交点时刻对卫星轨道周期平 均值的修正值；为的变化率；GM为PZ-90坐标系的地球引力常数；

步骤3，计算时刻的卫星轨道偏近点角E_0k和平近点角M_0k：

其中，为GLONASS历书参数中的首次过升交点时刻卫星轨道的近地点 角，为GLONASS历书参数中的首次过升交点时刻卫星轨道偏心率；

步骤4，计算t_k时刻赤经平均变化率

其中，R_e为地球半径；J₂为重力场带谐系数；i_k为卫星轨道倾角， P_k为卫星与地心的径向距离，为GLONASS 历书参数中的过升交点时刻对卫星轨道倾角平均值的修正值；

步骤5，计算t_k时刻卫星平均角速度变化率

步骤6，计算t_k时刻卫星平近点角M_k：

步骤7，以M_k作为E_k-1的初值，利用牛顿迭代的方法计算t_k时刻的偏近点角 E_k：

迭代结束条件为|E_k-E_k-1|≤10σ；其中σ根据计算精度而定；

步骤8，计算t_k时刻卫星轨道纬度幅角φ_k和径矢r_k：

步骤9，根据卫星轨道的轨道六根数定义，计算各卫星轨道参数变化率：卫 星轨道的平近点角变化率偏近点角变化率纬度幅角变化率半场轴 变化率升交点赤经变化率地球旋转速率ω_e和径矢变化率

步骤10，计算卫星在轨道坐标系的位置(x'_k,y'_k,z'_k)和速度(v'_x，v'_y，v'_z)：

x'_k＝r_kcosφ_k,y'_k＝r_ksinφ_k,z'_k＝0

步骤11，计算t_k时刻卫星轨道升交点经度Ω_k：