CN112013851A - 一种卫星运控轨道计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星运控轨道计算方法，包括以下步骤：步骤一：通过无线电外侧方法获取当前状态卫星轨道状态参数信息；步骤二：根据卫星运行的不同摄动影响因素，建立卫星运行摄动模型，并依据卫星摄动模型计算摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量。本发明中，根据实际需要考虑卫星运行的不同摄动影响因素，建立卫星运行摄动模型，通过建立卫星轨道计算动力学模型准确模拟计算卫星初轨状态参数信息，将卫星出轨状态参数信息与期望状态下卫星轨道状态参数信息进度对比分析获取卫星运控的摄动因素，该方法准确性和适应性强，同时根据卫星运控摄动因素建立卫星轨道计算模型，实现对卫星运控轨道进行演示。
Description
技术领域
本发明涉及星运控轨道技术领域，尤其涉及一种卫星运控轨道计算方法。
背景技术
轨道确定是航天器测量、控制和应用的基础，也是航天科研试验工程的 关键技术之一，卫星的轨道使用“轨道根数”来描述，卫星轨道确定就是利 用地基或天基航天器跟踪站对卫星运动状态的测量数掘和卫星运动方程使用 统计学原理进行估值的过程。通过轨道确定可以得到卫星在未来一段时间内 任一时刻的运动状态，因而卫星轨道确定是卫星轨道跟踪、轨道控制和应用 的基础。
目前对运行运控轨道进行计算的方法准确性和适应性较差，同时无法对 计算的运控轨道进行运行分析，无法满足空间目标轨道定轨需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卫星运控轨道计算方法，实现将卫星出轨状 态参数信息与期望状态下卫星轨道状态参数信息进行对比分析获取卫星运控 的摄动因素，根据卫星运控摄动因素建立卫星轨道计算模型，实现对卫星运 控轨道进行演示。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种卫星运控轨道计 算方法，包括以下步骤：
步骤一：通过无线电外侧方法获取当前状态卫星轨道状态参数信息；
步骤二：根据卫星运行的不同摄动影响因素，建立卫星运行摄动模型， 并依据卫星摄动模型计算摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的 投影矢量；
步骤三：依据卫星轨道状态参数信息和摄动模型对应的摄动加速度在地 球固定坐标系中的投影矢量信息建立卫星初轨计算模型，根据卫星初轨计算 模型计算卫星初轨状态参数信息；
步骤四：根据卫星轨道运行需要获取期望状态下卫星轨道状态参数信息， 并将期望状态下卫星轨道状态参数信息与初轨卫星轨道状态参数信息进行对 比分析处理，计算将卫星按照期望轨道状态参数信息运行的控制摄动因素。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤一中无线电外侧方法是利用中远程相控阵雷达或精密跟踪雷达 设备发送的无线电信号对卫星进行跟踪测量，以确定其轨道和目标特性等参 数，包括以下步骤：
S1.1：由地面发射机产生无线电信号,通过天线发向目标卫星；
S1.2：通过地面设备接收目标反射信号或应答机转发信号；
S1.3：经过接收机处理,最终由终端机给出目标卫星轨道状态参数信息。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述卫星轨道状态参数信息包括轨道半长轴、轨道第一偏心率、轨道倾 角、升交点赤经、近地点角距和升交角距。
其中，轨道倾角和升交点赤经决定了轨道面在惯性空间的位置；近地点角 距决定了轨道近地点在轨道面内的位置；轨道半长轴和轨道第一偏心率决定了 轨道的大小和形状,升交角距决定了卫星在轨道上给定时间的位置。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤二中卫星运行摄动模型包括地球引力摄动模型、地球大气摄动 模型、太阳辐射光压摄动模型、海洋潮汐摄动模型、日引力摄动模型和月引 力摄动模型中的一种或者多种。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤三中建立卫星初轨计算模型采用动力学方法，建立空间目标运 动动力学模型，通过数值积分方法进行轨道计算。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤三中地球固定坐标系是与地球固连在一起并随地球一起运动的 坐标系，地球固定坐标系用于确定地面上某一点与空间某一点相对地球的位 置，其中，地球固定坐标系为天文坐标系、大地坐标系和地心坐标系中的一 种。
作为上述技术方案的进一步描述：
还包括对步骤四中计算的控制摄动因素进行运行分析，包括以下步骤：
S2.1：根据计算获取的控制摄动因素建立卫星运控摄动模型，根据卫星 运控摄动模块计算摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；
S2.2：重新建立卫星轨道计算模型，根据卫星轨道计算模型计算卫星运 行的状态参数，实现对卫星运控轨道进行演示。
本发明提供了一种卫星运控轨道计算方法。具备以下有益效果：
该卫星运控轨道计算方法根据实际需要考虑卫星运行的不同摄动影响因 素，建立卫星运行摄动模型，并通过建立卫星轨道计算动力学模型准确模拟 计算卫星初轨状态参数信息，将卫星出轨状态参数信息与期望状态下卫星轨 道状态参数信息进行对比分析获取卫星运控的摄动因素，该方法准确性和适 应性强，同时可以根据卫星运控摄动因素建立卫星轨道计算模型，实现对卫 星运控轨道进行演示。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种卫星运控轨道计算方法，包括以下步骤：
步骤一：通过无线电外侧方法获取当前状态卫星轨道状态参数信息；
步骤二：根据卫星运行的不同摄动影响因素，建立卫星运行摄动模型， 并依据卫星摄动模型计算摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的 投影矢量；
步骤三：依据卫星轨道状态参数信息和摄动模型对应的摄动加速度在地 球固定坐标系中的投影矢量信息建立卫星初轨计算模型，根据卫星初轨计算 模型计算卫星初轨状态参数信息；
步骤四：根据卫星轨道运行需要获取期望状态下卫星轨道状态参数信息， 并将期望状态下卫星轨道状态参数信息与初轨卫星轨道状态参数信息进行对 比分析处理，计算将卫星按照期望轨道状态参数信息运行的控制摄动因素。
步骤一中无线电外侧方法是利用中远程相控阵雷达或精密跟踪雷达设备 发送的无线电信号对卫星进行跟踪测量，以确定其轨道和目标特性等参数， 包括以下步骤：
S1.1：由地面发射机产生无线电信号,通过天线发向目标卫星；
S1.2：通过地面设备接收目标反射信号或应答机转发信号；
S1.3：经过接收机处理,最终由终端机给出目标卫星轨道状态参数信息。
卫星轨道状态参数信息包括轨道半长轴、轨道第一偏心率、轨道倾角、 升交点赤经、近地点角距和升交角距。
其中，轨道倾角和升交点赤经决定了轨道面在惯性空间的位置；近地点角 距决定了轨道近地点在轨道面内的位置；轨道半长轴和轨道第一偏心率决定了 轨道的大小和形状,升交角距决定了卫星在轨道上给定时间的位置。
步骤二中卫星运行摄动模型包括地球引力摄动模型、地球大气摄动模型、 太阳辐射光压摄动模型、海洋潮汐摄动模型、日引力摄动模型和月引力摄动 模型中的一种或者多种。
步骤三中建立卫星初轨计算模型采用动力学方法，建立空间目标运动动 力学模型，通过数值积分方法进行轨道计算。
步骤三中地球固定坐标系是与地球固连在一起并随地球一起运动的坐标 系，地球固定坐标系用于确定地面上某一点与空间某一点相对地球的位置， 其中，地球固定坐标系为天文坐标系、大地坐标系和地心坐标系中的一种。
实现根据实际需要考虑卫星运行的不同摄动影响因素，建立卫星运行摄 动模型，并通过建立卫星轨道计算动力学模型准确模拟计算卫星初轨状态参 数信息，将卫星出轨状态参数信息与期望状态下卫星轨道状态参数信息进行 对比分析获取卫星运控的摄动因素，该方法准确性和适应性强
还包括对步骤四中计算的控制摄动因素进行运行分析，包括以下步骤：
S2.1：根据计算获取的控制摄动因素建立卫星运控摄动模型，根据卫星 运控摄动模块计算摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；
S2.2：重新建立卫星轨道计算模型，根据卫星轨道计算模型计算卫星运 行的状态参数，实现对卫星运控轨道进行演示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过无线电外侧方法获取当前状态卫星轨道状态参数信息；
步骤二：根据卫星运行的不同摄动影响因素，建立卫星运行摄动模型，并依据卫星摄动模型计算摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；
步骤三：依据卫星轨道状态参数信息和摄动模型对应的摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量信息建立卫星初轨计算模型，根据卫星初轨计算模型计算卫星初轨状态参数信息；
步骤四：根据卫星轨道运行需要获取期望状态下卫星轨道状态参数信息，并将期望状态下卫星轨道状态参数信息与初轨卫星轨道状态参数信息进行对比分析处理，计算将卫星按照期望轨道状态参数信息运行的控制摄动因素。
2.根据权利要求1所述的一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，所述步骤一中无线电外侧方法是利用中远程相控阵雷达或精密跟踪雷达设备发送的无线电信号对卫星进行跟踪测量，以确定其轨道和目标特性等参数，包括以下步骤：
S1.1：由地面发射机产生无线电信号,通过天线发向目标卫星；
S1.2：通过地面设备接收目标反射信号或应答机转发信号；
S1.3：经过接收机处理,最终由终端机给出目标卫星轨道状态参数信息。
3.根据权利要求1所述的一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，所述卫星轨道状态参数信息包括轨道半长轴、轨道第一偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点角距和升交角距。
4.根据权利要求1所述的一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，所述步骤二中卫星运行摄动模型包括地球引力摄动模型、地球大气摄动模型、太阳辐射光压摄动模型、海洋潮汐摄动模型、日引力摄动模型和月引力摄动模型中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，所述步骤三中建立卫星初轨计算模型采用动力学方法，建立空间目标运动动力学模型，通过数值积分方法进行轨道计算。
6.根据权利要求1所述的一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，所述步骤三中地球固定坐标系是与地球固连在一起并随地球一起运动的坐标系，地球固定坐标系用于确定地面上某一点与空间某一点相对地球的位置，其中，地球固定坐标系为天文坐标系、大地坐标系和地心坐标系中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种卫星运控轨道计算方法，其特征在于，还包括对步骤四中计算的控制摄动因素进行运行分析，包括以下步骤：
S2.1：根据计算获取的控制摄动因素建立卫星运控摄动模型，根据卫星运控摄动模块计算摄动加速度在地球固定坐标系中的投影矢量；
S2.2：重新建立卫星轨道计算模型，根据卫星轨道计算模型计算卫星运行的状态参数，实现对卫星运控轨道进行演示。
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