[发明专利]一种地球同步转移段轨道根数高精度拟合方法

说明书

本发明公开了一种地球同步转移段轨道根数高精度拟合方法，具体按照如下步骤实施：步骤1，在轨道拟合时间区间内定步长并计算k组轨道数据，步骤2，计算轨道平均半长轴和平均轨道角速度n；步骤3，根据k组轨道数据以及轨道平均半长轴和平均轨道角速度n列写预报方程；步骤4，列写系统状态方程和状态转移矩阵Φ；步骤5，对状态转移矩阵Φ进行SVD奇异值分解；步骤6，计算轨道系数拟合矩阵P，步骤7，将计算的轨道系数拟合矩阵P代入步骤3的预报方程中实现轨道预报。本发明一种地球同步转移段轨道根数高精度拟合方法，采用基函数拟和方法，将复杂的计算工作放在地面完成，实现了高精度的轨道预报。

技术领域

本发明属于航天器测量与控制方法技术领域，涉及一种地球同步转移段轨道根数高精度拟合方法。

背景技术

根据地球同步卫星配置要求，在转移轨道段，以星敏感器作为主份方案，实现卫星对地指向、点火姿态建立等姿态控制任务。星敏感器输出卫星相对地心惯性系(通常为J2000)的姿态信息，需要结合轨道信息才能确定当前卫星相对轨道系的三轴姿态。

地球同步卫星转移轨道段，在轨道高度大于20000km以上时，卫星进行对地指向、点火姿态建立等姿态控制任务需要轨道信息。卫星远地点变轨490N发动机工作过程中使用陀螺积分作为主份方案，陀螺积分必须提供精确的初始姿态信息作为陀螺积分初值，才能保证此后变轨过程中的姿态精度。因此，转移段需要高精度的轨道递推方法进行轨道计算。

由于转移段轨道所受的摄动力主要是地球非球形摄动、日月引力摄动、光压摄动。上述三者力的表现形式相对较为固定，经分析三种摄动力最终使得卫星轨道变化的形式主要表现为与时间相关的一次项和周期项。因此，星上采用基于该种表现形式基函数的数据拟合轨道递推方式。充分利用地面高精度轨道预报模型，获取精确的基函数系数，实现星上高精度轨道预报。

在转移段过程中，由于大偏心率的影响，卫星位置速度展开的基函数表达方式极为复杂，各参数之间存在较强的耦合关系，因此不宜使用位置速度作为转移段星上轨道预报模型的参数。

以往星上使用的轨道根数计算方法基本都是采用动力学积分的方法外推实现的，由于受制于星上计算机运算能力，星上采用的动力学模型相对简单，这就使得外推轨道根数不能满足高精度的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种地球同步转移段轨道根数高精度拟合方法，采用基函数拟和方法，将复杂的计算工作放在地面完成，实现了高精度的轨道预报。

本发明所采用的技术方案是，一种地球同步转移段轨道根数高精度拟合方法，采用轨道根数作为星上轨道预报参数的基函数模型，利用SVD奇异值分解对基函数的系数矩阵P进行拟合计算，具体按照如下步骤实施：

步骤1，在轨道拟合时间区间[t₀，t_f]内定步长Δt并计算k组轨道数据，轨道数据包括卫星轨道参数时间t_j＝t₀+(j-1)·Δt，j＝1，2，3，...，k，半长轴a_j，偏心率e_j，倾角i_j，升交点赤经Ω_j，近地点幅角ω_j，平近点角M_j；

步骤2，计算轨道平均半长轴和平均轨道角速度n；

步骤3，根据k组轨道数据以及轨道平均半长轴和平均轨道角速度n列写预报方程，在转移段采用轨道六根数作为星上轨道预报参数的基函数模型进行轨道预报；/

步骤4，列写系统状态方程，系数矩阵P满足的线性方程组为：

ΦP＝F，其中，