[发明专利]一种基于数值拟合的高精度星上轨道预报方法

说明书

本发明公开了一种基于数值拟合的高精度星上轨道预报方法，首先获得包括最新太阳辐射流量和地磁指数在内的大气环境参数，卫星星体参数以及卫星最新的精密轨道根数，结合星体和空间环境参数，利用地面高精度数值法进行轨道预报，获得一组预报弧段内卫星瞬时轨道根数，然后转换为平均根数进行数值拟合，得到每个轨道根数的变化项系数，根据星上预报精度要求上注多组初轨进行分段外推，根据上注的初始轨道根数及变化项系数进行轨道预报，得到预报时刻卫星的平均根数，如果预报精度要求较高，注入多组初值进行分阶段预报，将预报时刻卫星的平均根数转换为瞬时根数，从而得到卫星的瞬时位置，本发明解决了现有技术中存在的星上轨道预报精度差的问题。

技术领域

本发明属于航天测量与控制技术领域，具体涉及一种基于数值拟合的高精度星上轨道预报方法。

背景技术

由于受星载计算机等条件的限制，星上轨道预报通常采用简化的分析法模型，预报精度较差，对于低轨卫星，加之大气密度的影响，预报精度更差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数值拟合的高精度星上轨道预报方法，解决了现有技术中存在的星上轨道预报精度差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于数值拟合的高精度星上轨道预报方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、获得包括最新太阳辐射流量和地磁指数在内的大气环境参数，卫星星体参数以及卫星最新的精密轨道根数，结合星体和空间环境参数，利用地面高精度数值法进行轨道预报，获得一组预报弧段内卫星瞬时轨道根数；

步骤2、将步骤1获得的预报弧段内的一组瞬时轨道根数转换为平均根数；

步骤3、用步骤2得到的预报弧段内的一组平均根数进行数值拟合，得到每个轨道根数的变化项系数；

步骤4、根据星上预报精度要求上注多组初轨进行分段外推，根据上注的初始轨道根数及变化项系数用步骤3进行轨道预报，得到预报时刻卫星的平均根数，如果预报精度要求较高，注入多组初值进行分阶段预报；

步骤5、将预报时刻卫星的平均根数转换为瞬时根数，从而得到卫星的瞬时位置。

本发明的特点还在于，

步骤1具体如下：

在地心天球坐标系中，卫星运动方程为：

其中，为体问题下地球对卫星的引力加速度：

为除二体问题的各种摄动源共同作用下的摄动加速度：

为卫星的地心位置矢量，为卫星的地心速度矢量，为卫星的地心加速度矢量，μ为地心引力常数；

根据公式(1)～公式(3)进行高精度数值法轨道预报，生成一组卫星的瞬时轨道根数。

步骤2中将瞬时轨道根数转换为平均根数公式如下，卫星t时刻平均根数为：

其中，σ(t)为卫星t时刻瞬时根数，

σ＝(a,e,i,Ω,ω,M) (5)

其中，a轨道半长径，Ω升交点经度，e轨道偏心率，ω近地点幅角，i轨道倾角，M为平近点角，

和为轨道变化中的一价和二价短周期项，通过以上公式将一组瞬时轨道根数转换为平均根数。

步骤3具体如下：