[发明专利]基于模型误差补偿的多星联合定轨方法

说明书

本发明涉及卫星定轨道领域，尤其涉及一种基于模型误差补偿的多星联合定轨方法，所述方法包括：根据天基测控网卫星群和目标卫星的动力学模型，以及地基测控网和天基测控网的观测模型，建立目标卫星的初级多星联合定轨方程；根据初级多星联合定轨方程，获得目标卫星的轨道计算值，并结合目标卫星的轨道观测值，获得OC残差；通过确定OC残差对应的误差源，分别建立动力学模型的误差补偿项和观测模型的误差补偿项；根据初级多星联合定轨方程以及动力学模型和观测模型的误差补偿项，建立目标卫星的天地基多星联合定轨方程。本发明利用天、地基联合定轨策略，并通过动力学模型和观测模型等两类模型误差的补偿，从而提高了目标卫星的定轨精度。

技术领域

本发明涉及卫星定轨道领域，尤其涉及一种基于模型误差补偿的多星联合定轨方法。

背景技术

天地基联合定轨是综合利用天基测控网和地基测控网的信息对天基卫星和地基卫星综合定轨的过程，对天基卫星的约束不仅是局部的地基观测，还有天基观测的数据，这样，一方面利用天基测控数据提高了轨道的覆盖率，更加有效地约束目标轨道，另一方面，天基卫星估计轨道和目标卫星估计轨道可以在天地基测控信息中达到最佳平衡，理论上可以得到估计精度更高的天基卫星轨道和空间目标轨道。

从轨道确定原理上讲，轨道确定是大量的从含有卫星轨道信息的测轨数据中按照卫星动力学模型的约束条件重构卫星轨道的过程。

在轨道确定中，观测模型确定的运动学轨道保证了轨道状态在空域上的唯一性，而动力学模型确定的动力学轨道保证了轨道状态在时域上的连续和光滑性。当没有系统性偏差时，运动学轨道和动力学轨道在观测历元时刻是重合的，估计轨道是唯一的也是最优的，但当动力学模型或观测模型存在模型误差时，产生的运动学轨道和动力学轨道将不再重合，估计轨道只能在某种准则下确定，在观测模型和动力学模型中进行合理逼近。

模型误差成为制约卫星定轨精度提高的关键因素之一，许多学者从硬件和软件两方面进行了深入的研究。我国在硬件模型补偿上与国外发达国家尚存在一定差距，采用数学处理手段弥补现阶段硬件测量的不足是目前提高定轨精度的主要方式。

用数学处理方法对动力学模型误差进行补偿能较好的提高定轨精度，这是弥补硬件工艺水平不足的重要方式。但目前该方面的研究工作主要针对于动力学模型误差且误差分布模式固定的情况。而关于观测模型误差的研究相对较少，而同时对动力学模型和观测模型进行模型误差补偿的研究则更少见。由于轨道确定中动力学模型误差和观测模型误差的作用效果不同，因此如何分类研究相应的补偿方式是从根本上解决模型误差补偿问题的关键。

发明内容

本发明实施例提供一种基于模型误差补偿的多星联合定轨方法及装置，实现天、地基联合测控定轨，并结合动力学模型和观测模型两个层面分类构建相应的补偿方法，对目标卫星轨道方程中不确定性模型误差进行补偿。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种基于模型误差补偿的多星联合定轨方法，所述方法包括：

根据天基测控网卫星群和目标卫星的动力学模型，以及地基测控网和天基测控网的观测模型，建立目标卫星的初级多星联合定轨方程；

根据初级多星联合定轨方程，获得目标卫星的轨道计算值，并结合目标卫星的轨道观测值，获得轨道观测值和轨道计算值的差值，即OC残差；

通过OC残差以及OC残差与动力学模型误差源和观测模型误差源的频谱对应关系，确定OC残差对应的误差源，并据此分别建立动力学模型的误差补偿项和观测模型的误差补偿项；

根据初级多星联合定轨方程以及动力学模型和观测模型的误差补偿项，建立目标卫星的天地基多星联合定轨方程；

利用非线性多模型最优加权估计方法，确定所述目标卫星的天地基多星联合定轨方程的最优轨道参数。

与现有技术相比，上述技术方案具有如下有益效果：