[发明专利]一种基于星载GNSS接收机在星上自主确定轨道平根数的方法

说明书

本发明涉及一种基于星载GNSS接收机在星上自主确定轨道平根数的方法，包括下列步骤：由星载GNSS接收机提供卫星在t₀时刻在J2000系下的位置和速度r_J2000,v_J2000；将位置r_J2000和速度v_J2000进行单位无量纲化以获得无量纲化的位置和速度r₀,v₀；根据无量纲化的位置和速度r₀,v₀确定t₀时刻的吻切根数σ₀；以及根据t₀时刻的吻切根数σ₀确定t₀时刻的平根数通过该方法，既能在GNSS数据中断时利用星上成熟的外推算法提供满足卫星相关分系统需求的轨道数据，又能满足星务系统的计算能力约束，降低地面上注的压力。

技术领域

本发明总体上涉及航天技术领域，具体而言，涉及一种基于星载GNSS接收机在星上自主确定轨道平根数的方法。

背景技术

轨道平根数在卫星上主要有两方面应用，一是用作星上轨道外推的数据源，经过星上外推算法给出卫星的轨道数据，以满足卫星姿控分系统与载荷分系统的需求，二是用作卫星轨控分系统星上自主闭环控制的控制参数。

目前，在轨卫星的轨道来源主要有两种途径，一是来源于星载GNSS接收机实时输出的轨道数据，二是来源于地面注入的轨道平根数，再经过星上外推算法给出的轨道数据。由于星载GNSS接收机输出的轨道数据精度较高，其已经成为目前在轨卫星获取轨道数据的主要模式，但由于卫星姿态指向复杂或GNSS天线安装方位受限等因素，导致GNSS接收机定位失败，从而出现输出数据中断的情况，此时星上便自主进入注入轨道模式，利用上注的轨道平根数外推出轨道数据。

随着近几年商业航天的迅猛发展，越来越多的卫星星座项目投入研制，在轨卫星的数量突增，每周多次的轨道平根数的地面注入所消耗的地面站资源以及给地面长期管控带来的工作量非常的巨大，特别是对卫星数量动辄几十颗甚至上百颗的卫星星座来说，极易造成注入错误、漏注、重注等问题。因此卫星上需要一种能够基于星载GNSS接收机输出的轨道数据自主计算轨道平根数的方法。

发明内容

本发明的任务是提供一种基于星载GNSS接收机在星上自主确定轨道平根数的方法，通过该方法，既能在GNSS数据中断时利用星上成熟的外推算法提供满足卫星相关分系统需求的轨道数据，又能满足星务系统的计算能力约束，降低地面上注的压力。

在本发明的第一方面，该任务通过一种基于星载GNSS接收机在星上自主确定轨道平根数的方法来解决，该方法包括下列步骤：

由星载GNSS接收机提供卫星在t₀时刻在J2000系下的位置和速度r_J2000,v_J2000；

将位置r_J2000和速度v_J2000进行单位无量纲化以获得无量纲化的位置和速度r₀,v₀；

根据无量纲化的位置和速度r₀,v₀确定t₀时刻的吻切根数σ₀；以及

根据t₀时刻的吻切根数σ₀确定t₀时刻的平根数

在本发明的一个优选方案中规定，将位置r_J2000和速度v_J2000进行单位无量纲化以获得无量纲化的位置和速度r₀,v₀包括：