[发明专利]一种基于GLONASS历书参数的卫星位置与速度预报方法

摘要

本发明公开了一种基于GLONASS历书参数的卫星位置与速度预报方法。使用本发明能够利用GLONASS历书参数快速估算卫星位置及速度的问题，计算量小。本发明基于卫星轨道动力学原理及卫星位置速度的轨道根数表示方法，根据GLONASS历书参数计算观测时刻的平均角速度、半长轴、偏近点角、平近点角以及升交点赤经等轨道参数及其变化率，进而求得观测时刻的纬度幅角、纬度幅角变化率、径矢以及径矢变化率，由此可求得卫星在轨道坐标系的位置和速度，根据坐标转换公式最终求得卫星在PZ‑90坐标系下的位置和速度。

主权项

一种基于GLONASS历书参数的卫星位置与速度预报方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据GLONASS历书参数中的一天首次经过升交点的时间计算观测时刻t相对的归化时间tk：tk=t-tλnA]]>步骤2，计算tk时刻卫星轨道周期Tk、卫星运动平均角速度n0k和卫星轨道半长轴Ak：Tk=ΔTnA+43200+ΔT·nA·tk/(ΔTnA+43200)]]>n0k＝2π/TkAk=GM/n0k23]]>其中，为GLONASS历书参数中的首次过升交点时刻对卫星轨道周期平均值的修正值；为的变化率；GM为PZ‑90坐标系的地球引力常数；步骤3，计算时刻的卫星轨道偏近点角E0k和平近点角M0k：E0k=2arctan(tan(-ωnA/2)·1-ϵnA/1+ϵnA)]]>M0k=E0k-ϵnA·sinE0k]]>其中，为GLONASS历书参数中的首次过升交点时刻卫星轨道的近地点角，为GLONASS历书参数中的首次过升交点时刻卫星轨道偏心率；步骤4，计算tk时刻赤经平均变化率Ω·0k=-3n0kJ22(RePk)2cos(ik)]]>其中，Re为地球半径；J2为重力场带谐系数；ik为卫星轨道倾角，Pk为卫星与地心的径向距离，为GLONASS历书参数中的过升交点时刻对卫星轨道倾角平均值的修正值；步骤5，计算tk时刻卫星平均角速度变化率步骤6，计算tk时刻卫星平近点角Mk：Mk=M0k+n0k·tk+n·k·tk2/2]]>步骤7，以Mk作为Ek‑1的初值，利用牛顿迭代的方法计算tk时刻的偏近点角Ek：Ek=Mk+ϵnA·sinEk-1]]>迭代结束条件为|Ek‑Ek‑1|≤10σ；其中σ根据计算精度而定；步骤8，计算tk时刻卫星轨道纬度幅角φk和径矢rk：φk=2arctan(1+ϵnA/1-ϵnA·tanEk/2)+ωnA]]>rk=Ak(1-ϵnAcosEk)]]>步骤9，根据卫星轨道的轨道六根数定义，计算各卫星轨道参数变化率：卫星轨道的平近点角变化率偏近点角变化率纬度幅角变化率半场轴变化率升交点赤经变化率地球旋转速率ωe和径矢变化率步骤10，计算卫星在轨道坐标系的位置x′k,y′k,z′k和速度v′x，v′y，v′z：x′k＝rkcosφk,y′k＝rksinφk,z′k＝0vx′=r·kcosφk-rkφ·ksinφk,vy′=r·ksinφk+rkφ·kcosφk,vz′=0]]>步骤11，计算tk时刻卫星轨道升交点经度Ωk：Ωk=λnA+Ω·k·tk-ωe·tk]]>步骤12，计算卫星在PZ‑90坐标系下的位置和速度，得到卫星位置xk，yk，zk与速度vxk，vyk，vzk：xk＝x′kcosΩk‑y′kcosiksinΩkyk＝x′ksinΩk+y′kcosikcosΩkzk＝y′ksinikvxk=vxk′cosΩk-vyk′cosiksinΩk-ykΩ·k]]>vyk=vxk′sinΩk-vyk′cosikcosΩk-xkΩ·k]]>vzk＝v′yksinik。