CN114740541B - 基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统 - Google Patents

基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114740541B
CN114740541B CN202210647222.7A CN202210647222A CN114740541B CN 114740541 B CN114740541 B CN 114740541B CN 202210647222 A CN202210647222 A CN 202210647222A CN 114740541 B CN114740541 B CN 114740541B
Authority
CN
China
Prior art keywords
satellite
slave
master
gravity field
star
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210647222.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114740541A (zh
Inventor
鄢建国
孙尚彪
高梧桐
叶茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN202210647222.7A priority Critical patent/CN114740541B/zh
Publication of CN114740541A publication Critical patent/CN114740541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114740541B publication Critical patent/CN114740541B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V7/00—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
    • G01V7/16—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting specially adapted for use on moving platforms, e.g. ship, aircraft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统，搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，所述主星和从星分别采用一个探测器实现，地面深空站与围绕小行星运行的主星保持跟踪，围绕同一颗小行星的主星和从星之间进行双程测速；利用星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数，得到并解算雅克比矩阵，从而确定两个探测器准确的轨道和小行星重力场系数，实现提取更高精度的重力场反演结果。本发明在建立基于主星‑从星的双程测速模式的基础上，对主从星的坐标和重力场系数进行整体解算，不仅可获得主从星的精密坐标，而且能提高重力场模型反演精度，从而为探测器提供高精度导航。

Description

基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统
技术领域
本发明属于小行星重力场反演与深空导航领域，特别是涉及一种主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统。
背景技术
在过去的三十年里，美国、欧空局和日本在彗星/小行星探测任务中方面非常活跃，主要的探测任务有：前往小行星Eros的近地轨道任务、前往小行星Itokawa的隼鸟任务、前往彗星67P的罗塞塔任务、前往Vesta和Ceres的黎明号任务、前往小行星Ryugu的隼鸟2号任务和前往小行星Bennu的欧西里斯号任务。
小行星属于太阳系小天体，和行星一样环绕太阳运动，但体积和质量比行星小的多。广义的小行星大小介于流星体和矮行星之间，直径可从数米至1,000公里不等，包括在这个尺寸下太阳系里非彗星的所有小天体。但大部分的小行星都分布于内太阳系，加上外太阳系小天体（如半人马群和海王星外天体）的物理特性和内太阳系小天体有所差异，因此小行星更常被用于专指内太阳系非彗星的小天体。
小行星作为太阳系形成的早期产物，其重力场可提供内部结构、物质组成和早期演化的重要信息。同时，小行星重力场对探测器的着陆和轨道设计有着重要意义。为了解算小行星的重力场系数，传统的方法是地球发射探测器至小行星，同时地面深空站的射电望远镜与探测器保持通信，并进行多普勒跟踪测速，如图1所示。但信号来回的时间延迟将达到数小时，不适用于探测器的紧急任务。信号也会受到地球的对流层和电离层以及行星际的等离子体的影响。而且对探测器的长时间观测必然会加重地面深空站的负担。
发明内容
本发明的目的是克服传统双程测速模式无法及时与探测器保持通信的问题，建立了主从星之间的联系，提供基于主从星测速模式的小行星重力场反演方案。该方案借助星间测速，可以消除地面深空站的长时间通信问题，实现探测器的快速定轨，同时提高小行星重力场的解算精度。
为达到上述发明目的，本发明的技术方案是一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法，搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，所述主星和从星分别采用一个探测器实现，地面深空站与围绕小行星运行的主星保持跟踪，围绕同一颗小行星的主星和从星之间进行双程测速；利用星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数，得到并解算雅克比矩阵，从而确定两个探测器准确的轨道和小行星重力场系数，实现提取更高精度的重力场反演结果。
而且，重力场反演实现过程包括如下步骤，
步骤1，搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，建立主星-从星的双程测速观测模式，星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数；
步骤2，利用步骤1中的主星-从星的双程测速观测模式，并结合地面深空站与主星的双程观测模式，生成观测数据，从而确定单弧段法方程；
步骤3，融合多个弧段的方程，解算主星和从星的坐标改正值和重力场系数的改正值，分别加到解算探测器坐标和重力场系数的初始值上，得到最优估值；
步骤4，重复步骤1~3，直到前后两次最优估值的改正值在预设的门限值内时停止迭代，从而确定两个探测器准确的轨道，并得到小行星的重力场系数，提取更高精度的重力场反演结果。
而且，步骤1中，建立主星-从星的双程测速观测模式的测量方程如下，
Figure 839276DEST_PATH_IMAGE001
上式中，XM，XS分别为主星和从星在质心天球参考系BCRS下的位置矢量，XP为探测器环绕的小行星在BCRS下的位置矢量，T1，T2代表起始时刻、终止时刻的质心动力学时，V代表主星和从星分别相应探测器的相对速度；
计算星间测速对两个探测器位置矢量和重力场系数的偏导数H1，得到雅克比矩阵：
Figure 100624DEST_PATH_IMAGE002
其中，VMS表示星间观测值，
Figure 208257DEST_PATH_IMAGE003
代表主星相应探测器A在BCRS下的位 置和速度，
Figure 72308DEST_PATH_IMAGE004
代表从星相应探测器B在BCRS下的位置和速度，Cnm，Snm为小行 星的重力场系数，n和m为重力场系数的阶次和级，T表示矩阵的转置。
而且，步骤2中，仅对主星的位置矢量和重力场系数求偏导数H2，表示为：
Figure 463844DEST_PATH_IMAGE005
其中，VMG表示地面站与主星间的双程测速值，
Figure 755148DEST_PATH_IMAGE006
表示主星相应探 测器A的位置和速度，Cnm，Snm为小行星的重力场系数；
利用步骤1中的主星-从星的双程测速观测模式，并结合地面深空站与主星的双程观测模式，构建观测方程y，表示为：
Figure 350077DEST_PATH_IMAGE007
其中，VMS和VMG分别代表星间观测数据和地面站的观测数据，SA和SB分别代表主星相应探测器A和从星相应探测器B的状态矢量，ε为无偏白噪声分布，∆X0为实际观测值和理论值之差，H为结合H1和H2所得雅克比矩阵。
而且，当星间测速值和地面的观测值之间存在精度上的差别，添加权矩阵W，表示为：
Figure 893185DEST_PATH_IMAGE008
其中，n表示参数的个数，所述参数包括探测器坐标和重力场系数σ1 2、σ2 2、…、σn 2分别表示第1个参数、第2个参数、…、第n个参数的方差，代表观测数据的噪声水平；
则结合上式，参数的改正值Δx表达为：
Figure 765326DEST_PATH_IMAGE009
其中，Δz表示残差，T为矩阵的转置。
而且，用于避免地面深空站对探测器的长时间通信观测，实现探测器的快速定轨。
另一方面，本发明还提供一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演系统，用于实现如上所述的一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法。
本发明的有益效果：本发明基于星间测速跟踪模式，在小行星探测任务中，利用星间双程测速，实现对围绕小行星运行的两个探测器的精密定轨，并解算小行星的重力场系数。由于该观测模式中的星间观测数据的精度相对较高，可对探测器进行高精度定轨。而且观测数据对小行星的地形有很强的敏感性，将极大地提高小行星重力场系数的精度，进而为了解小行星的起源与演化，深入研究其内部构造提供重要的科学数据。
附图说明
图1为传统的双程测距、测速模式示意图；
图2为本发明实施例基于主星-从星的双程测速跟踪测量模式示意图；
图3为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明提出将主从星测速模式运用在小行星探测中。具体来讲，地面深空站与围绕小行星运行的探测器A（主星）保持跟踪，同时探测器A与围绕同一颗小行星的探测器B（从星）进行双程测速，如图2所示。这种观测模式的优势在于是主从星之间实时进行测量，无需过度依赖地面深空站。主从星的高精度测速数据对小行星重力场较为敏感。小行星的地形变化可直接体现在速度的观测量上。因此在解算小行星重力场时，添加星间观测数据，可提高重力场的解算精度，进一步揭示小行星的内部结构和物质组成。
因此，本发明提出的关键改进在于：搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，建立主星-从星的双程测速观测模式，所述观测模式是围绕同一颗小行星的主星和从星之间利用无线电或者激光技术进行双程测速。再利用星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数，得到雅克比矩阵，构建并求解法方程。由于星间观测值对小行星重力场较为敏感，因此相较于传统方法，可以得到更高精度的重力场反演结果。
参见图3，实施例提供一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法，包括如下步骤：
步骤1：建立基于主星-从星的双程测速观测模式：搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，建立主星-从星的双程测速观测模式，分别计算星间观测值对探测器坐标和重力场系数的偏导数。
和传统双程模式相比，基于主星-从星的双程测速观测模式使用了围绕同一颗小行星的主星和从星之间的链路。如图2所示，在T1时刻，地球深空站的位置矢量可表示为XP(T1)，主星和从星的位置矢量分别表示为XM(T1)和XS(T1)。主从星的位置矢量分别和地面深空站作差，可分别得到主星和从星相对地面深空站的矢量为RM(T1)和RS(T1)，主从星之间再进行作差即可得到在T1时刻，两个探测器之间的距离。根据预设的采样率，当在T2时刻时，地球深空站的位置矢量可表示为XP(T2)，主星和从星的位置矢量分别表示为XM(T2)和XS(T2)，同样得到相对地面站的位置矢量为RM(T2)和RS(T2)。具体可表示为：
Figure 352165DEST_PATH_IMAGE010
上式中，XM，XS分别为主星和从星在质心天球参考系（Barycentric Celestial Reference System，BCRS）下的位置矢量，XP为探测器环绕的小行星在BCRS下的位置矢量， T1，T2代表质心动力学时（Barycentric Dynamic Time，TDB），V代表两个探测器的相对速度。 基于星间测速模式的理论值按照积分多普勒的形式可表达为：在一个多普勒积分周期内， 起始时刻T1和终止时刻T2各自对应的测距值之差相对于时间的变化率。在T1和T2时刻，分别 进行矢量相减，可得到RM和RS。主从星的距离在该时间段的变化率表示为测速观测值，再加 上观测噪声和星间信号传播的光行差改正，即可得到实际观测值
Figure 575336DEST_PATH_IMAGE011
。
Figure 892442DEST_PATH_IMAGE012
其中，δ和η分别为观测噪声和光行差改正。
基于主星-从星的双程测速理论值，分别对两个探测器的位置矢量和重力场系数计算偏导数。主从星间的测速数据需要对三者求偏导数H1，即雅克比矩阵，具体表示为：
Figure 9302DEST_PATH_IMAGE013
其中，VMS表示星间观测值，x1表示两个探测器的位置矢量和重力场系数构成的中 间变量，xM,yM，zM代表探测器A（主星）的位置，
Figure 907988DEST_PATH_IMAGE014
代表探测器A（主星）的速度，xS,yS，zS 代表探测器B（从星）的位置，
Figure 228242DEST_PATH_IMAGE015
代表探测器B（从星）速度，实施例的位置和速度都是考 虑BCRS坐标系下的三轴；Cnm,Snm为小行星的重力场系数，n和m分别代表重力场系数的阶 （次）和级，当m=0，重力场系数称为带谐项系数，当m=n，称为扇谐项系数，当m<n，为田谐项系 数。T表示矩阵的转置。
步骤2：利用步骤1中的星间观测模式（即主星-从星的双程测速观测模式），并结合传统的地面站与探测器A（主星）的双程测速观测模式，，生成观测数据，从而得到单弧段法方程。
实施例在步骤2中，利用步骤1中的星间测速观测模式结合传统的测距、测速等观测模式计算地面站的观测值对主星的坐标和重力场系数的偏导数，具体表示方式和公式7、8类似。
基于主从星测速的模式中仅有探测器A（主星）与地面深空站保持跟踪。因此传统的双程测速仅需要对探测器A的位置矢量和重力场系数求偏导数，而无需对探测器B求偏导数H2，即雅克比矩阵，具体表示为：
Figure 972207DEST_PATH_IMAGE016
其中,VMG表示地面站与主星间的双程测速值，x2表示探测器A的位置矢量和重力场 系数构成的中间变量，xM,yM，zM表示探测器A（主星）的位置，
Figure 943574DEST_PATH_IMAGE017
表示探测器A（主星）的 速度，实施例的位置和速度都是考虑BCRS坐标系下的三轴；Cnm,Snm为小行星的重力场系数。
传统双程测速模式结合步骤1建立的星间观测模式，构建观测方程y，具体表示为：
Figure 121483DEST_PATH_IMAGE018
Figure 319247DEST_PATH_IMAGE019
其中，VMS和VMG分别代表星间观测数据和地面站的观测数据，SA和SB分别代表探测器A（主星）和探测器B（从星）的状态矢量（位置和速度），P代表重力场系数，ε为无偏白噪声分布，∆X0为实际观测值和理论值之差。
若星间测速值和地面的观测值之间存在精度上的差别，需要添加权矩阵W，具体表示为：
Figure 991536DEST_PATH_IMAGE020
σ表示观测数据的噪声水平，即标准差，n表示探测器坐标和重力场系数等参数的个数，即σ1 2、σ2 2、…、σn 2分别表示第1个参数、第2个参数、…、第n个参数的方差。
则结合上式，参数的改正值Δx可表达为：
Figure 692776DEST_PATH_IMAGE021
其中，H为公式12的雅克比矩阵，由步骤1中H1和步骤2中H2组合而成；W为权矩阵，Δz表示残差，T为矩阵的转置。
步骤3：融合多个弧段的方程，解算主星和从星的坐标改正值和重力场系数的改正值，分别加到解算探测器坐标和重力场系数的初始值上，得到最优估值。
由于单弧段的数据无法准确地解算探测器坐标和小行星重力场系数的改正值，而且来自地面深空站的跟踪数据并不连续，因此需要联合多个弧段的观测数据。同时将待估参数（两个探测器的坐标和小行星重力场系数）划分为弧段参数（局部参数）和全局参数。单个弧段的探测器的坐标为弧段参数，重力场系数为全局参数。设单个弧段的法方程为：
Figure 808631DEST_PATH_IMAGE022
其中，A11和A22分别表示为弧段参数和全局参数的设计矩阵，A12=A21 T表示弧段和全局参数之间的联系矩阵，x1表示弧段参数，x2表示全局参数，b1和b2表示弧段观测数据的残差。多个弧段，则可以构建相同的法方程。按照弧段和全局参数，融合法方程可得到：
Figure 87165DEST_PATH_IMAGE023
其中，n表示弧段的个数。
对公式16求逆后即可得到弧段参数和全局参数的改正值，再分别加到探测器坐标和重力场系数的初始值上，得到最优估值。
步骤4：重复步骤1到3，直到前后两次最优估值的改正量在预设的门限值内，便不再继续迭代，从而得到两个探测器准确的坐标和小行星重力场系数，实现提取更高精度的重力场反演结果。
具体实施时，本领域技术人员可根据实际需要例如精度要求等预先设定门限值。
以上流程首先建立基于主星-从星的双程测速模式，并结合动力学模型，将主从星的坐标和重力场系数引入到模型中；其次通过对每一个弧段的主星和从星进行精密定轨，并计算星间相对速度的测量值对主从星的坐标和重力场系数的偏导数，生成单弧段法方程；融合多个弧段的法方程求解主从星坐标和重力场系数的改正值，并进行多次全局迭代直至达到收敛条件，得到最终的主从星的精密坐标和小行星重力场模型。
通过以上流程，本发明实现了关键改进：
（1）步骤1到3中所述的基于星间测速模式建立了主星和从星之间的联系，解决了因小行星到地面站的较长距离而导致地球深空站无法及时与探测器保持通信的问题，从而实现了根据星间测速进行探测器的自主导航与定位。
（2）实现了探测器围绕小行星的星间测速观测模式，并与传统跟踪模式相比，提高了小行星重力场模型的精度。
具体实施时，本发明技术方案提出的方法可由本领域技术人员采用计算机软件技术实现自动运行流程，实现方法的系统装置例如存储本发明技术方案相应计算机程序的计算机可读存储介质以及包括运行相应计算机程序的计算机设备，也应当在本发明的保护范围内。
在一些可能的实施例中，提供一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演系统，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用存储器中的存储指令执行如上所述的一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法。
在一些可能的实施例中，提供一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法，其特征在于：搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，所述主星和从星分别采用一个探测器实现，地面深空站与围绕小行星运行的主星保持跟踪，围绕同一颗小行星的主星和从星之间进行双程测速；利用星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数，得到并解算雅克比矩阵，从而确定两个探测器准确的轨道和小行星重力场系数，实现提取更高精度的重力场反演结果；
重力场反演实现过程包括如下步骤，
步骤1，搭建环绕同一颗小行星的主星和从星之间的观测链路，建立主星-从星的双程测速观测模式，星间观测值分别对探测器坐标和重力场系数计算偏导数；
步骤2，利用步骤1中的主星-从星的双程测速观测模式，并结合地面深空站与主星的双程观测模式，生成观测数据，从而确定单弧段法方程；
步骤3，融合多个弧段的方程，解算主星和从星的坐标改正值和重力场系数的改正值，分别加到解算探测器坐标和重力场系数的初始值上，得到最优估值；
步骤4，重复步骤1~3，直到前后两次最优估值的改正值在预设的门限值内时停止迭代，从而确定两个探测器准确的轨道，并得到小行星的重力场系数，提取更高精度的重力场反演结果；
步骤1中，建立主星-从星的双程测速观测模式的测量方程如下，
Figure 862907DEST_PATH_IMAGE001
Figure 214254DEST_PATH_IMAGE002
Figure 35579DEST_PATH_IMAGE003
Figure 384652DEST_PATH_IMAGE004
Figure 557008DEST_PATH_IMAGE005
上式中，
Figure 446466DEST_PATH_IMAGE006
分别为主星和从星在质心天球参考系BCRS下的位置矢量，
Figure 653457DEST_PATH_IMAGE007
为探测器环绕 的小行星在BCRS下的位置矢量，
Figure 235748DEST_PATH_IMAGE008
代表起始时刻、终止时刻的质心动力学时，
Figure 629820DEST_PATH_IMAGE009
代表主星和 从星分别相应探测器的相对速度；
计算星间测速对两个探测器位置矢量和重力场系数的偏导数H1，得到雅克比矩阵：
Figure 588549DEST_PATH_IMAGE010
Figure 118887DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 137659DEST_PATH_IMAGE012
表示星间观测值，
Figure 19027DEST_PATH_IMAGE013
代表主星相应探测器A在BCRS下的位置和速 度，
Figure 781447DEST_PATH_IMAGE014
代表从星相应探测器B在BCRS下的位置和速度，
Figure 431871DEST_PATH_IMAGE015
为小行星的重力场 系数，
Figure 90385DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 724629DEST_PATH_IMAGE018
为重力场系数的阶次和级，T表示矩阵的转置；
步骤2中，
仅对主星的位置矢量和重力场系数求偏导数
Figure 759581DEST_PATH_IMAGE019
，表示为：
Figure 795670DEST_PATH_IMAGE020
Figure 625086DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 481046DEST_PATH_IMAGE022
表示地面站与主星间的双程测速值，
Figure 585269DEST_PATH_IMAGE023
表示主星 相应探测器A的位置和速度，
Figure 944706DEST_PATH_IMAGE024
为小行星的重力场系数；
利用步骤1中的主星-从星的双程测速观测模式，并结合地面深空站与主星的双程观测 模式，构建观测方程
Figure 476181DEST_PATH_IMAGE025
，表示为：
Figure 553859DEST_PATH_IMAGE026
Figure 196193DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 941295DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 643672DEST_PATH_IMAGE029
分别代表星间观测数据和地面站的观测数据，
Figure 208645DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 389091DEST_PATH_IMAGE031
分别代表主星相 应探测器A和从星相应探测器B的状态矢量，
Figure 988699DEST_PATH_IMAGE032
为无偏白噪声分布，
Figure 596398DEST_PATH_IMAGE034
代表重力场系数，
Figure 914247DEST_PATH_IMAGE035
为实 际观测值和理论值之差，
Figure 632804DEST_PATH_IMAGE036
为结合
Figure 696706DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 740886DEST_PATH_IMAGE038
所得雅克比矩阵。
2.根据权利要求1所述基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法，其特征在于：当 星间测速值和地面的观测值之间存在精度上的差别，添加权矩阵
Figure 280452DEST_PATH_IMAGE039
，表示为：
Figure 68279DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 376901DEST_PATH_IMAGE041
表示参数的个数，所述参数包括探测器坐标和重力场系数，
Figure 591981DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure 353264DEST_PATH_IMAGE043
、…、
Figure 679203DEST_PATH_IMAGE044
分别表 示第1个参数、第2个参数、…、第n个参数的方差，代表观测数据的噪声水平；
则结合上式，参数的改正值
Figure 107910DEST_PATH_IMAGE045
表达为：
Figure 306942DEST_PATH_IMAGE046
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
表示残差，T为矩阵的转置。
3.根据权利要求1或2所述基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法，其特征在于：用于避免地面深空站对探测器的长时间通信观测，实现探测器的快速定轨。
4.一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-3任一项所述的一种基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法。
CN202210647222.7A 2022-06-09 2022-06-09 基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统 Active CN114740541B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210647222.7A CN114740541B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210647222.7A CN114740541B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114740541A CN114740541A (zh) 2022-07-12
CN114740541B true CN114740541B (zh) 2022-09-13

Family

ID=82288150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210647222.7A Active CN114740541B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114740541B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115560768B (zh) * 2022-12-07 2023-03-10 武汉大学 基于四程中继测量的月球固体潮弹性位移反演方法及系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2922659B1 (fr) * 2007-10-19 2011-02-11 Thales Sa Systeme de visee absolue amelioree par combinaison d'un senseur d'etoiles et d'un capteur metrologique optique de vol en formation
GB2481643A (en) * 2010-07-02 2012-01-04 Arkex Ltd Gravity survey data processing
CN103513294B (zh) * 2013-09-29 2016-05-18 清华大学 一种低低星星跟踪卫星重力场测量性能解析计算方法
US9309010B2 (en) * 2014-01-10 2016-04-12 The Boeing Company Methods and apparatus for controlling a plurality of satellites using node-synchronous eccentricity control
US20160131794A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-12 Cgg Services Sa Systems and methods for a gravity survey using a free-fall gravity sensor
CN106595674B (zh) * 2016-12-12 2019-07-30 东南大学 基于星敏感器和星间链路的heo卫星编队飞行自主导航方法
US10594430B1 (en) * 2019-04-23 2020-03-17 The Boeing Company Photonic lambda switching for satellites
CN110764127B (zh) * 2019-10-08 2021-07-06 武汉大学 易于星载在轨实时处理的编队卫星相对定轨方法
CN111552003B (zh) * 2020-05-11 2020-12-18 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 基于球卫星编队的小行星引力场全自主测量系统及方法
CN112329141B (zh) * 2020-11-04 2022-05-24 北京理工大学 不规则小行星平衡点悬停轨道变阈值控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114740541A (zh) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103675861B (zh) 一种基于星载gnss多天线的卫星自主定轨方法
CN111947667B (zh) 一种基于运动学和动力学组合的低轨卫星实时高精度定轨方法
CN111522037B (zh) 星座同轨道面卫星自主导航方法及导航系统
CN106643744B (zh) 一种基于四程中继跟踪模式的远月面着陆器精密定位方法
CN110986962B (zh) 基于高轨通信卫星的低轨卫星全弧段测定轨方法
CN103063217A (zh) 一种基于星历修正的深空探测器天文/无线电组合导航方法
CN103033188A (zh) 基于综合孔径观测的导航卫星自主时间同步方法
US20230403675A1 (en) Positioning Method, Apparatus, Device and System, and Storage Medium
CN107144283A (zh) 一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法
CN114740541B (zh) 基于主从星测速模式的小行星重力场反演方法及系统
CN111323796B (zh) 一种gnss接收机高采样钟差解算方法
CN111487660B (zh) 一种高精度实时微纳卫星集群导航方法
CN116125503A (zh) 一种高精度卫星轨道确定及预报算法
Wang et al. A new algorithm for onboard autonomous orbit determination of navigation satellites
Wei et al. Improvement of Earth orientation parameters estimate with Chang’E-1 ΔVLBI observations
CN110554443A (zh) 基于载波相位观测值和点加速度法确定地球重力场的方法
Gong et al. Precise real-time navigation of the small TJU-1 satellite using GPS, GLONASS and BDS
Xu et al. Orbit determination and thrust force modeling for a maneuvered GEO satellite using two-way adaptive Kalman filtering
Budnik et al. ESOC's system for interplanetary orbit determination: Implementation and operational experience
CN107830856B (zh) 面向编队飞行的太阳tdoa量测方法及组合导航方法
Le Maistre et al. Mars rotation determination from a moving rover using Doppler tracking data: What could be done?
Bagci et al. Integrated NRM/EKF for LEO satellite GPS based orbit determination
CN106767824B (zh) 一种计算双探测器在地外天体表面相对位置的方法
Liu et al. Microsatellite autonomous orbit propagation method based on SGP4 model and GPS data
CN112731504A (zh) 对月球探测器自主定轨的方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant