[发明专利]一种动平台高精度测轨预报方法

说明书

本发明涉及一种动平台高精度测轨预报方法：该方法首先建立轨道模型：空间目标高精度轨道运动摄动力包括地球质心引力、地球非球形引力摄动、大气阻尼摄动、光压摄动、日月引力摄动和潮汐摄动；弹道目标高精度轨道运动模型的摄动力包括地球质心引力、地球非球形引力摄动、大气阻尼摄动、火箭推力；然后对测量参数进行坐标变换，完成惯性坐标系与地固坐标系的转换；再进行力模型计算，将大气阻尼摄动、光压摄动、日月引力摄动和潮汐摄动等进行计算；最后使用改进的加权最小二乘微分算法，得到目标的速度和加速度参数，在此基础上分别利用弹道目标的短弧数据及空间目标的多天多圈数据采用高精度轨道确定算法进行定轨。

技术领域

本发明涉及一种动平台高精度测轨预报方法。属于轨道测量技术领域。

背景技术

在实际的卫星飞行运动中，卫星的初始状态是未知的，并且其运动微分方程中的物理常量和模型本身也是带有误差的，从而导致积分的轨道与卫星真实轨道存在偏差。所以，为了获得尽可能接近真实轨道的积分轨道，必须对卫星进行跟踪观测，最后综合卫星跟踪的几何信息和卫星运动的动力信息来估计卫星初始状态及相关物理参数。

精密定轨是在低精度的参考轨道(简称初轨)的基础上，利用区域或全球跟踪站的观测数据对参考轨道予以改进。轨道改进的同时还可以根据需要解算整周模糊度、测站坐标、对流层延迟、地球自转参数、天线相位中心偏差、地球质心偏差等参数。

由于卫星的摄动力比较复杂，导致难以得到任意时刻卫星位置和速度。因此，在建立摄动力模型之后，必须求出摄动加速度对卫星坐标、速度以及力模型参数的偏导数。

在建立线性化的观测方程后，可根据实际情况选择合适的参数估计方法对卫星的初始状态及相关参数进行估值，再用估计的参数对卫星的运动方程积分即得到精密轨道。至此，卫星精密定轨问题就成了一个参数估计问题。

由于动平台在观测期间可能存在运动，为了保证精度需要在惯性坐标系下进行空间目标和弹道目标的测轨和预报，因此需要建立惯性坐标与地固坐标的时空转换关系。空间目标和弹道目标在运动过程中受多种摄动力的影响，为了得到高精度轨道参数都需要采用高精度轨道模型，在此基础上分别利用弹道目标的短弧数据及空间目标的多天多圈数据采用高精度轨道确定算法进行定轨。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种算法简单，效率高，可靠性好，预报精度高的动平台精确测轨预报方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种动平台精确测轨预报方法，该方法首先建立轨道模型：空间目标高精度轨道运动摄动力包括地球质心引力、地球非球形引力摄动、大气阻尼摄动、光压摄动、日月引力摄动和潮汐摄动；弹道目标高精度轨道运动模型的摄动力包括地球质心引力、地球非球形引力摄动、大气阻尼摄动、火箭推力；然后进行坐标变换，完成惯性坐标系与地固坐标系的转换；再进行力模型计算，将大气阻尼摄动、光压摄动、日月引力摄动和潮汐摄动进行计算；最后使用改进的加权最小二乘微分算法，得到目标的速度和加速度参数，在此基础上分别利用弹道目标的短弧数据及空间目标的多天多圈数据采用高精度轨道确定算法进行定轨。

优选地，所述方法包含以下步骤：

步骤一、建立运动模型

包括空间目标高精度轨道运动模型和弹道目标高精度轨道运动模型，两种模型分列摄动力项；

步骤二、坐标转换和摄动力计算

2.1)坐标转换

惯性坐标与地固坐标的坐标转换计算公式如下：

其中：为目标在j2000历元平赤坐标系中的坐标，

为目标地固坐标系中的坐标，

P、N和GAST分别为岁差矩阵、章动矩阵和格林尼治恒星时；