CN112949067A - 一种星载空间目标轨道平滑方法 - Google Patents

一种星载空间目标轨道平滑方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开一种空间目标轨道平滑方法，包括：S000、导入采样时刻空间目标轨道参数；S001、判断所述轨道参数是否为轨道根数，是则跳至S004，否则跳至S003；S003、将所述轨道参数转换为采样时刻空间目标轨道根数；S004、将所述采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数；S005、解析法预报轨道根数；S006、计算采样时刻轨道根数与解析预测轨道根数之间的误差，生成拟合数据，利用二阶傅里叶级数拟合所述误差；S007、利用二阶傅里叶级数拟合模型生成任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果；S008、计算任意时刻空间目标的位置和速度；S009、将所述任意时刻空间目标的位置和速度与测试数据对应时间序列下的位置和速度作差，得到轨道平滑误差。

Description

一种星载空间目标轨道平滑方法
技术领域
本发明涉及卫星领域。更具体地，涉及一种星载空间目标轨道平滑方法。
背景技术
空间目标轨道预报是实现航天任务的前提，提高轨道预报的精度对于轨道设计、跟踪监测、GNSS导航定位等领域有着重要的实际意义。
空间目标在轨运行时，除了受到地球中心引力作用外，还受到地球非球型、大气、其他天体、太阳光压等多种复杂摄动力的影响。要想对空间目标轨道进行高精度的预报和平滑，一般可以采用解析法(一般摄动法)、数值法(特殊摄动法)和半解析法等三类计算方法，所述方法的优缺点如下：
一般摄动法通常先将摄动加速度表示成小参数的幂级数，再逐项解析积分求解方程。由于是解析解，故得到的结果包含多种情况的解，能获得有关摄动轨道的大量信息，这是它的优点；其不足之处主要在于解析推导的过程过于复杂和繁琐，求高阶解时尤其如此。
特殊摄动法是通过数值积分求解摄动运动方程，其优点是可用于计算任意轨道和任意摄动力，不足是积分结果只对应某个特定问题或某组特定的初始条件。此外，为获得某时刻的结果，必须计算出所需时刻以前的所有中间时刻的卫星坐标和速度分量，效率较低，并且存在误差累积问题。
半解析法的基本思路是建立轨道要素的变分方程后，不再构造慢变量(长期项与长周期项)的解析解，而是用数值方法求解；同时，用解析法求出短周期项的摄动解，再与慢变量的数值积分解相加，即得到完整的摄动解。其优点是综合了解析法与数值法的优点，具有较高的计算精度与计算效率，但其不足是田谐项不能统一处理，研究高阶理论有困难。
国内外己经发展出专门用于轨道计算的高精度模型和软件。国内方面，西安卫星测控中心的26程序预报精度很高，但其最大的问题是对于需要生成长时间稠密星历的情况效率非常不理想，另外其输入输出的固定格式也限制了其更深层面的应用。国外方面，由美国Analytical Graphics公司开发的卫星系统分析软件STK被广泛应用。STK具有高精度轨道预报模型HPOP，该模型采用了一套高保真的力学模型，并且可以选择多种不同的积分方法，轨道预报精度非常高，但对于预报稠密星历其效率也并不理想。在不考虑计算效率的情况下，STK的确是一个非常不错的卫星轨道模拟工具，但不易扩展性也限制了其进一步的应用，这也是很多成熟软件的普遍特点。
地面测控中心虽然可以一次性提前预报未来24小时内的高精度轨道数据，但受测控数传带宽和星载计算机存储容量的制约，即使通过地面测控设备频繁注入轨道数据，提前接收如此大数据量的轨道预报数据并不是优选的解决方法，必须在星载计算机上进行实时轨道预报；另一方面，要想对空间目标轨道进行高精度的预报，一般需要建立空间目标在轨运行的复杂动力学模型，并对动力学模型进行数值积分，这对星载计算机提出了很高的要求，无法保障实时性。
发明内容
有鉴于此，本发明第一个实施例提供一种星载空间目标轨道平滑方法，包括：
S000、导入采样时刻空间目标轨道参数，所述轨道参数为位置和速度或轨道根数；
S001、判断所述轨道参数序列是否为轨道根数，是则跳至S003，否则跳至S002；
S002、将所述轨道参数转换为采样时刻空间目标轨道根数；
S003、将所述采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数
S004、解析法预报轨道根数；
S005、计算采样时刻轨道根数与解析预测轨道根数之间的误差，生成拟合数据，利用二阶傅里叶级数拟合所述误差；
S006、利用二阶傅里叶级数拟合模型生成任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果；
S007、计算任意时刻空间目标的位置和速度；
S008、将所述任意时刻空间目标的位置和速度与测试数据对应时间序列下的位置和速度作差，得到轨道平滑误差。
在一个具体实施例中，所述S002包括：
S0020、判断所述轨道倾角是否为0，若为零则进入S0021；
S0021、将采样的位置矢量robv和速度矢量vobv绕地心惯性系x轴旋转0.001°，以旋转后的位置和速度作为采样数据。
在一个具体实施例中，所述S007包括：
S0070、当所述轨道倾角不为0时，根据平滑输出的时间序列空间目标轨道根数输出时间序列空间目标的位置和速度；
S0071、当所述轨道倾角为0时，根据平滑输出的时间序列空间目标轨道根数输出时间序列空间目标的位置速度后，将得到的位置和速度绕地心惯性系x轴反方向旋转0.001°，旋转后的位置速度为最终空间目标的位置和速度。
在一个具体实施例中，将所述采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数的数学模型为
Figure BDA0002962979150000031
式中，
Figure BDA0002962979150000032
为采样时刻ti空间目标轨道平根数，c(ti)为采样时刻空间目标轨道根数，csp[c(ti)]为平根数的短周期项。
在一个具体实施例中，解析法预报轨道根数为：
Figure BDA0002962979150000033
Figure BDA0002962979150000034
其中，
Figure BDA0002962979150000035
为当前时刻解析法预报轨道根数；
Figure BDA0002962979150000036
为采样时刻ti空间目标轨道平根数；
Figure BDA0002962979150000037
为空间目标轨道平根数的长期变化率；
Figure BDA0002962979150000038
为当前时刻t空间目标轨道平根数，
Figure BDA0002962979150000039
空间目标轨道短周期项。
在一个具体实施例中，所述拟合采样时刻轨道根数与解析预测轨道之间的误差的数学模型为：
Figure BDA00029629791500000310
其中，c(ti)为采样时刻空间目标真实轨道根数，
Figure BDA00029629791500000311
为解析预测的轨道根数，ti为采样时刻，q0、q1、q2、k1、k2和m为误差系数；
采用数值拟合的方式，得到需要拟合的q0、q1、q2、k1、k2和m。
在一个具体实施例中，所述生成任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果的模型为：
Figure BDA00029629791500000312
其中，c(t)为任意时刻空间目标轨道根数。
本发明第二个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如第一个实施例所述的方法。
本发明第三个实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如第一个实施例所述的方法。
本发明的有益效果如下：本发明提出一种空间目标轨道平滑方法，基于解析预报加数值拟合方法，满足对空间目标进行高频度高精度轨道预报的需求；克服对星载计算机高性能处理能力的依赖，有效降低卫星成本；利用少量采样时刻高精度轨道数据即可满足在轨实时高精度预报空间目标轨道数据的需求，有效降低测控数传带宽需求；通过组合解析预报和数值拟合，有效解决了空间目标轨道预报高精度与实时性不可同时兼顾的问题；针对轨道倾角为0时拟合参数会发生突变，小倾角轨道拟合无参数突变的现象，提出了一种0倾角轨道拟合修正策略，可以很好的抑制拟合参数突变，提高轨道拟合精度。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出根据本发明实施例的一种星载空间目标轨道平滑方法流程图。
图2示出根据本发明实施例的500km轨道高度空间目标采样点轨道数据格式示例。
图3示出根据本发明实施例的500km轨道高度空间目标30个样本点24小时轨道平滑轨迹三维图。
图4示出根据本发明实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明提出了“平根数轨道解析预报+傅里叶级数数值拟合”高精度轨道平滑解决思路，其中平根数轨道解析预报继承了轨道解析预测计算量小的优势，傅里叶级数数值拟合克服了解析预报精度差的问题，通过组合解析预报和数值拟合，有效解决了空间目标轨道预报高精度与实时性不可同时兼顾的问题；针对轨道倾角为0时拟合参数会发生突变，小倾角轨道拟合无参数突变的现象，提出了一种0倾角轨道拟合修正策略，可以很好的抑制拟合参数突变，提高轨道拟合精度。
轨道平滑的基本思想：
根据空间目标轨道摄动理论，在各种摄动力作用下，空间目标的轨道根数满足如下规律：
Figure BDA0002962979150000051
其中c(t)为平滑的真实轨道根数，
Figure BDA0002962979150000052
为预报的轨道根数，ki、qi、m为傅里叶级数的系数，用于拟合预报与真实轨道之间的误差。
为了满足在轨计算耗时少、轨道平滑精度高的要求，预报轨道根数
Figure BDA00029629791500000513
采用Brouwer平根数理论解析计算
Figure BDA0002962979150000053
Figure BDA0002962979150000054
其中
Figure BDA0002962979150000055
为采样时刻ti空间目标轨道平根数，
Figure BDA0002962979150000056
为空间目标轨道平根数的长期变化率，
Figure BDA0002962979150000057
为当前时刻t空间目标平轨道根数，
Figure BDA0002962979150000058
空间目标轨道短周期项，它是当前平轨道根数
Figure BDA0002962979150000059
的函数。
本项目傅里叶级数采用两级。由式(1)可知，在采样时刻，空间目标轨道根数满足
Figure BDA00029629791500000510
其中ti为采样时刻，c(ti)为采样时刻空间目标轨道根数，由用户提供，
Figure BDA00029629791500000511
为解析预报的轨道根数，由式(2)解析计算得到，q0、k1、k2、q1、q2和m为需要拟合系数。
通过数据拟合，得到拟合系数后，任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果可以表示为
Figure BDA00029629791500000512
任意时刻空间目标的位置速度由轨道根数c(t)得到。采用上述模型，可以在有限测量数据的情况下，不需要积分计算，得到任意时刻较高精度的轨道数据。
如图1所示，本发明第一个是实施例提供一种星载空间目标轨道平滑方法，包括：
S000、导入采样时刻空间目标轨道参数，所述轨道参数为位置和速度或轨道根数；
S001、判断所述轨道参数是否为轨道根数，是则跳至S003，否则跳至S002；
S002、将所述轨道参数转换为采样时刻空间目标轨道根数；
S0020、判断所述轨道倾角是否为0，若为0则进入S0021；
h＝robv×vobv
Figure BDA0002962979150000061
S0021、将采样的位置矢量robv和速度矢量vobv绕地心惯性系x轴旋转0.001°，以旋转后的位置速度作为采样数据。
位置和速度转化为轨道根数的计算：
t时刻空间目标在地心惯性坐标系中的位置矢量r和速度矢量v。
轨道角动量矢量h
h＝r×v
轨道偏心率e
Figure BDA0002962979150000062
e＝|e|
轨道倾角i
Figure BDA0002962979150000063
轨道半长轴a
Figure BDA0002962979150000064
升交点赤经Ω
Figure BDA0002962979150000065
近地点角距ω
Figure BDA0002962979150000066
纬度幅角u
Figure BDA0002962979150000067
轨道真近点角f
f＝u-ω
S003、将所述采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数；
Figure BDA0002962979150000068
式中，
Figure BDA0002962979150000071
为采样时刻ti空间目标轨道平根数，c(ti)为采样时刻空间目标轨道根数，csp[c(ti)]为平根数的短周期项。
空间目标轨道平根数的周期项：
在计算空间目标轨道根数短周期项时，采用Brouwer-Lyddane理论，只考虑地球非球型J2的影响。在本节中，为了行文的简单，省略平根数的上标，本节出的轨道根数全部为平根数。
t时刻空间目标轨道平根数为
Figure BDA0002962979150000072
采样时刻平真近点角f为
M＝E-esin E
Figure BDA0002962979150000073
其中平偏近点角E由M通过迭代求解开普勒方程得到。
Figure BDA0002962979150000074
平半长轴的短周期项为
Figure BDA0002962979150000075
Figure BDA0002962979150000076
Figure BDA0002962979150000077
Figure BDA0002962979150000078
Figure BDA0002962979150000081
Figure BDA0002962979150000082
Figure BDA0002962979150000083
d1＝(e+δe)sinM+(eδM)cosMd2＝(e+δe)cosM-(eδM)sinM
平平近地角的短周期项为
Figure BDA0002962979150000084
平偏心率的短周期项为
Figure BDA0002962979150000091
Figure BDA0002962979150000092
Figure BDA0002962979150000093
平升交点赤经的短周期项为
Figure BDA0002962979150000094
Ωsp＝Ω'-Ω
平轨道倾角的短周期项为
Figure BDA0002962979150000095
ω′＝(M′+ω′+Ω′)-M-Ω ωsp＝ω′-ω
S004、解析法预报轨道根数；
为了满足在轨计算耗时少、轨道平滑精度高的要求，预报轨道根数
Figure BDA0002962979150000096
采用Brouwer平根数理论解析计算：
Figure BDA0002962979150000097
Figure BDA0002962979150000098
其中，
Figure BDA0002962979150000099
为当前时刻解析法预报轨道根数；
Figure BDA00029629791500000910
为采样时刻ti空间目标轨道平根数；
Figure BDA00029629791500000911
为空间目标轨道平根数的长期变化率；
Figure BDA00029629791500000912
为当前时刻t空间目标轨道平根数，
Figure BDA00029629791500000913
空间目标轨道短周期项。
采样时刻ti空间目标轨道平根数为
Figure BDA00029629791500000914
考虑空间目标轨道平根数长期变化率和短周期变化率，两个采样时间段空间目标轨道根数的为：
Figure BDA00029629791500000915
由上式可知，预测轨道根数是时间的分段连续函数，在每个采样时刻预测的轨道根数等于采样时刻的平根数加短周期项。
S005、计算采样时刻轨道根数与解析预测轨道根数之间的误差，生成拟合数据，利用二阶傅里叶级数拟合所述误差；
Figure BDA0002962979150000101
其中，c(ti)为采样时刻空间目标真实轨道根数，
Figure BDA0002962979150000102
为解析预测的轨道根数，ti为采样时刻，q0、q1、q2、k1、k2和m为误差系数；
采用数值拟合的方式，得到需要拟合的q0、q1、q2、k1、k2和m。
S006、利用二阶傅里叶级数拟合模型生成任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果；
Figure BDA0002962979150000103
其中，c(t)为任意时刻空间目标轨道根数。
S007、计算任意时刻空间目标的位置和速度；
S0070、当所述轨道倾角不为0时，根据平滑输出的时间序列空间目标轨道根数输出时间序列空间目标的位置和速度；
S0071、当所述轨道倾角为0时，根据平滑输出的时间序列空间目标轨道根数输出时间序列空间目标的位置速度后，将得到的位置速度绕地心惯性系x轴反方向旋转0.001°，旋转后的位置速度为最终空间目标的位置和速度。
轨道根数转化为位置和速度：
已知时刻t空间目标轨道根数为c(t)＝[a e i Ω ω f]。
Figure BDA0002962979150000104
空间目标在地心惯性坐标系的位置矢量r
Figure BDA0002962979150000105
空间目标在地心惯性坐标系的位置矢量v
Figure BDA0002962979150000111
S008、将所述任意时刻空间目标的位置速度与测试数据对应时间序列下的位置速度作差，得到轨道平滑误差。
平滑精度的评估：
平滑输出的时间序列为[t1 … tM]，时刻ti(i＝1…M)平滑输出的位置矢量为
Figure BDA0002962979150000112
位置矢量为
Figure BDA0002962979150000113
作为真值，则地心惯性系中x、y、z方向平滑的误差为：
Figure BDA0002962979150000114
Figure BDA0002962979150000115
Figure BDA0002962979150000116
平滑误差的均值为
Figure BDA0002962979150000117
Figure BDA0002962979150000118
Figure BDA0002962979150000119
地心惯性系中x、y、z方向平滑误差的标准差为：
Figure BDA00029629791500001110
Figure BDA00029629791500001111
Figure BDA00029629791500001112
地心惯性系中位置平滑误差的标准差为
Figure BDA0002962979150000121
本实施例以一低轨倾斜圆轨道卫星为例，进行24小时高精度轨道预报平滑，卫星轨道高度为500km，轨道倾角为35°。
利用STK/HPOP模块生成的测试数据格式如图2所示，其中第1列为时间(s)，第2～4列为空间目标在地心惯性坐标系中x、y、z方向的位置(km)，第5～7列为空间目标在地心惯性坐标系中x、y、z方向的速度(km/s)。
实施步骤如下：
1)设置采样点个数、轨道预报平滑时长(本实施例为24小时)，导入利用STK/HPOP模块生成的24小时高精度轨道数据，步长为1Hz；
根据采样步长生成样本点数据，样本点时刻可以是等间隔，也可以是不等间隔；
2)根据样本点时刻，导入采样时刻空间目标轨道参数序列。轨道参数可以是位置速度，也可以是轨道根数，默认为位置速度；
3)将导入的轨道参数序列转换为轨道根数序列，如果导入轨道根数，忽略本步骤；
4)将采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数；
5)采用解析法预报平滑输出时间序列空间目标轨道根数；
6)计算采样时刻真实轨道根数与解析预测轨道根数之间的误差，生成拟合数据；
7)采用二阶傅里叶级数拟合误差；
8)利用二阶傅里叶级数拟合模型计算平滑输出时间序列空间目标轨道根数差；
9)计算平滑输出时间序列空间目标的位置速度；
10)将平滑输出时间序列空间目标的位置速度与测试数据对应时间序列下的位置速度作差，得到轨道平滑误差。
根据轨道平滑误差模拟500km轨道高度空间目标30个样本点24小时轨道平滑轨迹三维图，如图3所示。
本发明的一种基于解析预报加数值拟合的星载高精度空间目标轨道平滑方法，可实现对全轨道空间目标的24小时内任意时刻位置平滑精度优于1km(3σ)；实现了24小时内采样点数据足够少(对于低轨道空间目标，24小时内的采样点数量仅需30个，对于中高轨道空间目标，24小时内采样点数量15个)，即可满足在轨实时高精度预报空间目标轨道数据的需求，有效降低了测控数传带宽需求。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现星载高精度空间目标轨道平滑方法。
在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
如图4所示，本发明的另一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图4显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图4所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图4中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明的星载高精度轨道平滑方法。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种星载空间目标轨道平滑方法，其特征在于，包括：
S000、导入采样时刻空间目标轨道参数，所述轨道参数为位置和速度或轨道根数；
S001、判断所述轨道参数是否为轨道根数，是则跳至S003，否则跳至S002；
S002、将所述轨道参数转换为采样时刻空间目标轨道根数；
S003、将所述采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数；
S004、解析法预报轨道根数；
S005、计算采样时刻轨道根数与解析预测轨道根数之间的误差，生成拟合数据，利用二阶傅里叶级数拟合所述误差；
S006、利用二阶傅里叶级数拟合模型生成任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果；
S007、计算任意时刻空间目标的位置和速度；
S008、将所述任意时刻空间目标的位置和速度与测试数据对应时间序列下的位置和速度作差，得到轨道平滑误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S002包括：
S0020、判断所述轨道倾角是否为0，若为零则进入S0021；
S0021、将采样的位置矢量robv和速度矢量vobv绕地心惯性系x轴旋转0.001°，以旋转后的位置和速度作为采样数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S007包括：
S0070、当所述轨道倾角不为0时，根据平滑输出的时间序列空间目标轨道根数输出时间序列空间目标的位置和速度；
S0071、当所述轨道倾角为0时，根据平滑输出的时间序列空间目标轨道根数输出时间序列空间目标的位置和速度后，将得到的位置和速度绕地心惯性系x轴反方向旋转0.001°，旋转后的位置和速度为最终空间目标的位置速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述采样时刻空间目标轨道根数转换为平根数的数学模型为
Figure FDA0002962979140000011
式中，
Figure FDA0002962979140000012
为采样时刻ti空间目标轨道平根数，c(ti)为采样时刻空间目标轨道根数，csp[c(ti)]为平根数的短周期项。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，解析法预报轨道根数为：
Figure FDA0002962979140000021
Figure FDA0002962979140000022
其中，
Figure FDA0002962979140000023
为当前时刻解析法预报轨道根数；
Figure FDA0002962979140000024
为采样时刻ti空间目标轨道平根数；
Figure FDA0002962979140000025
为空间目标轨道平根数的长期变化率；
Figure FDA0002962979140000026
为当前时刻t空间目标轨道平根数，
Figure FDA0002962979140000027
空间目标轨道短周期项。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合采样时刻轨道根数与解析预测轨道之间的误差的数学模型为：
Figure FDA0002962979140000028
其中，c(ti)为采样时刻空间目标真实轨道根数，
Figure FDA0002962979140000029
为解析预测的轨道根数，ti为采样时刻，q0、q1、q2、k1、k2和m为误差系数；
采用数值拟合的方式，得到需要拟合的q0、q1、q2、k1、k2和m。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生成任意时刻空间目标轨道根数的平滑结果的模型为：
Figure FDA00029629791400000210
其中，c(t)为任意时刻空间目标轨道根数。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
9.一种计算机设备，包括处理器及存储有程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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