[发明专利]一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法

权利要求书

1.一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取星载GNSS数据和GEO卫星数据，进行预处理；设定滤波器初始值；

步骤2：进行时间更新，计算下一时刻t_k的动力学轨道积分预报的卫星位置和速度状态转移矩阵Φ_k,k-1和状态方程的状态噪声协方差矩阵Q_k；

步骤3：经过时间更新后，得到t_k时刻的卫星位置和速度及状态误差协方差矩阵其中，dX为补偿加速度的确定性分量对卫星状态的影响，为t_k-1时刻经过测量更新后的状态误差协方差矩阵；

步骤4：设定计数单元N，N＝0；

步骤5：根据t_k时刻的卫星状态值引入预处理后的星载GNSS数据，卫星总数为m颗，计算第i颗卫星的观测数据，对观测方程PC＝ρ_PC-c·δt^s+c·δt_r+ε_PC线性化处理，计算观测矩阵以及滤波新息向量

步骤6：计算新息向量的比率其中，R为观测噪声的协方差矩阵；若|D|≤3，则接受预处理后的星载GNSS数据，把该数据加入滤波器，进行步骤7，若|D|＞3，则拒绝预处理后的星载GNSS数据，引入下一个历元时刻的观测值，进行步骤1；

步骤7：得到滤波增益矩阵更新状态向量及状态误差协方差矩阵N＝N+1；

若N＝m，则进行步骤8，否则，i＝i+1，进行步骤5；

步骤8：输出t_k时刻的状态向量估计值和状态误差协方差矩阵结束测量更新。

2.根据权利要求1所述的一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法，其特征在于：所述步骤1中，观测数据的预处理包括以下步骤：

步骤1.1：利用星载GNSS数据，对于观测数据的有效性进行检测，包括数据是否完整、是否有对应的轨道数据；剔除无轨道的观测数据；

步骤1.2：对于已经剔除无轨道的数据的观测数据，进行卫星高度角计算，删除低高度角的观测数据；

步骤1.3：对于步骤1.2的观测数据，剔除低质量的数据；得到预处理后的观测数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：根据卫星运动方程和选定的摄动力模型，以作为积分初值，用RK4积分方法对运动方程和变分方程进行数值积分；

步骤2.2：基于动力学模型补偿加速度的确定性分量，计算t_k时刻卫星状态的预报值和t_k-1时刻到t_k时刻的状态转移矩阵Φ_k,k-1；

步骤2.3：根据动力学模型和接收机钟差随机模型的动态过程噪声的计算方法，计算动态噪声协方差矩阵Q_k；

步骤2.4：对卫星状态和状态误差协方差矩阵进行时间更新，计算t_k时刻卫星状态和状态误差协方差矩阵的更新值。

4.根据权利要求1所述的一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法，其特征在于：所述步骤2中，根据动力学模型补偿和接收机钟差随机模型的动态过程噪声的计算方法，计算得到动态噪声协方差矩阵Q_k，其中，所述动力学模型补偿后，卫星运动方程为其中，r和v分别为三维的卫星位置和速度向量；a_m(r,v,t)为可用确定的数学模型描述的加速度；w(t)表示全体没有模型或错误模型的加速度。

5.根据权利要求4所述的一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法，其特征在于：其中，τ为相关时间常数，u(t)为零均值的高斯白噪声，其统计特性为

6.根据权利要求1所述的一种基于星载GNSS的GEO卫星实时定轨方法，其特征在于：所述步骤5中，卫星的观测数据包括GNSS卫星位置、速度和卫星钟差。