CN110017829A - 一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法 - Google Patents

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江国富
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王新宇
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Abstract

本发明公开了一种卫星自主定位方法，包括如下步骤：步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，本发明提供一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法，本发明创造性地将月球作为导航卫星，利用月球作为导航卫星从而为卫星自主定位和自主导航提供测量基地；本发明中预先对卫星距离地面和月面的远近，进而选取较近的标志点作为参考点，进一步提高卫星定位的准确度，方便导航；本发明中利用较远的标志点为参考点，进行卫星位置验算，进一步提高卫星定位和导航准确度。

Description

一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法
技术领域
本发明属于卫星自主定位和导航技术领域，具体为一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法。
背景技术
卫星是环绕一颗行星按闭合轨道做周期性运行的天体。不过，如果两个天体质量相当，它们所形成的系统一般称为双行星系统，而不是一颗行星和一颗天然卫星。通常，两个天体的质量中心都处于行星之内。因此，有天文学家认为冥王星与冥卫一应该归类为双行星，但2005年发现两颗新的冥卫，又使问题复杂起来。
月球就是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都有天然卫星。太阳系已知的天然卫星总数(包括构成行星环的较大的碎块)至少有160颗。天然卫星是指环绕行星运转的星球，而行星又环绕着恒星运转。就比如在太阳系中，太阳是恒星，我们地球及其它行星环绕太阳运转，月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着我们地球及其它行星运转，这些星球就叫做行星的天然卫星。土星的天然卫星第二多，已知62颗。。木星的天然卫星最多，其中63颗已得到确认，至少有6颗尚待证实。天然卫星的大小不一，彼此差别很大。其中一些直径只有几千米大，例如，火星的两个小月亮，还有木星，土星，天王星外围的一些小卫星。还有几个却比水星还大，例如，土卫六、木卫三和木卫四，它们的直径都超过5200千米。随着遥感卫星技术的日益发展，遥感卫星的数量逐渐增多，遥感卫星的对地分辨率以及遥感卫星的性能快速提升，以及地面控制点数量和精度的提升，利用遥感图像信息结合卫星标配星敏感器信息实现对遥感卫星自身定位，具备全自主、抗干扰、集成化的种种优点；
然而目前大多数卫星自主定位和导航依赖人造导航卫星，成本高而且不方便，为此我们提出了一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决卫星自主定位和导航依赖人造导航卫星的技术问题，提供一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种卫星自主定位方法，包括如下步骤：
步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；
步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息；
步骤三：依照步骤二结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤四：通过卫星所携带星敏感器获取太阳光方向矢量观测信息；
步骤五：建立太阳光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤六：将依照步骤三和步骤五的分别获得的等式关系进行求解获得卫星位置。
其中，所述地面标志点和月面标志点分别沿地球和月球中心对称设置；
其中，还包括步骤七：验算卫星位置，验算卫星位置包括如下步骤：1、依照步骤二判断结果，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息；2、依据上述结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；3、将上述等式关系与依照步骤五获得的等式关系进行求解，获得卫星位置，进而对步骤六中的卫星位置进行验算。
一种卫星自主导航方法，包括如下步骤，
步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；
步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息；
步骤三：依照步骤二结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤四：通过卫星所携带星敏感器获取太阳光方向矢量观测信息；
步骤五：建立太阳光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤六：将依照步骤三和步骤五的分别获得的等式关系进行求解获得卫星位置信息，并实现空间遥感卫星的自主导航。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法，本发明创造性地将月球作为导航卫星，利用月球作为导航卫星从而为卫星自主定位和自主导航提供测量基地。
2、本发明中预先对卫星距离地面和月面的远近，进而选取较近的标志点作为参考点，进一步提高卫星定位的准确度，方便导航。
3、本发明中利用较远的标志点为参考点，进行卫星位置验算，进一步提高卫星定位和导航准确度。
附图说明
图1为本发明的流程简图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一，一种卫星自主定位方法，包括如下步骤：
步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；
步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息；
步骤三：依照步骤二结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤四：通过卫星所携带星敏感器获取太阳光方向矢量观测信息；
步骤五：建立太阳光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤六：将依照步骤三和步骤五的分别获得的等式关系进行求解获得卫星位置。
其中，所述地面标志点和月面标志点分别沿地球和月球中心对称设置；
其中，还包括步骤七：验算卫星位置，验算卫星位置包括如下步骤：1、依照步骤二判断结果，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息；2、依据上述结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；3、将上述等式关系与依照步骤五获得的等式关系进行求解，获得卫星位置，进而对步骤六中的卫星位置进行验算。
一种卫星自主导航方法，包括如下步骤，
步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；
步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息；
步骤三：依照步骤二结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤四：通过卫星所携带星敏感器获取太阳光方向矢量观测信息；
步骤五：建立太阳光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤六：将依照步骤三和步骤五的分别获得的等式关系进行求解获得卫星位置信息，并实现空间遥感卫星的自主导航。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种卫星自主定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；
步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息；
步骤三：依照步骤二结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤四：通过卫星所携带星敏感器获取太阳光方向矢量观测信息；
步骤五：建立太阳光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤六：将依照步骤三和步骤五的分别获得的等式关系进行求解获得卫星位置。
2.如权利要求1所述的一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法，其特征在于：还包括步骤七：验算卫星位置，验算卫星位置包括如下步骤：1、依照步骤二判断结果，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息；2、依据上述结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；3、将上述等式关系与依照步骤五获得的等式关系进行求解，获得卫星位置，进而对步骤六中的卫星位置进行验算。
3.如权利要求1所述的一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法，其特征在于：所述地面标志点和月面标志点分别沿地球和月球中心对称设置。
4.一种卫星自主导航方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：在地面和月球表面分别建立标志点，建立月球表面标志点与地面标志点位置矢量关系；
步骤二：判断卫星距离地面和月球表面分别建立标志点的远近，当卫星距离地面较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面的标志点矢量观测信息，当卫星距离月面标志点较近时，通过卫星所携带光学载荷探测器获取月面的标志点矢量观测信息；
步骤三：依照步骤二结果，建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系或建立月球表面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤四：通过卫星所携带星敏感器获取太阳光方向矢量观测信息；
步骤五：建立太阳光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；
步骤六：将依照步骤三和步骤五的分别获得的等式关系进行求解获得卫星位置信息，并实现空间遥感卫星的自主导航。
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