易于星载在轨实时处理的编队卫星相对定轨方法技术

本发明专利技术公开了一种易于星载在轨实时处理的编队卫星相对定轨方法，属于卫星编队相对导航领域，该方法使用GPS/BDS广播星历和简化的相对动力学模型，对编队卫星GPS/BDS双频观测数据进行在轨实时处理，考虑星载处理器计算资源有限，设计了动力学轨道预报配合轨道内插的运行模式，并将核心复杂数据处理过程通过分时多步实现来降低单历元的计算耗时，可输出频率可调的编队卫星高精度绝对与相对轨道结果。本发明专利技术不仅适用于较大星间距离范围的星间编队，在GPS/BDS信号中断情况下，仍可连续输出满足一定精度要求较为平滑的导航结果，而且具有定轨精度高、稳定性好及对星载处理器性能要求较低，易于工程化实现等特点。

Relative orbit determination method of formation satellites for on-board real-time processing

【技术实现步骤摘要】
易于星载在轨实时处理的编队卫星相对定轨方法
本专利技术属于卫星编队相对导航
，更具体地，涉及一种易于星载在轨实时处理的编队卫星GPS/BDS相对定轨方法。
技术介绍
卫星编队飞行是近年来国内外航天界一个非常热点的研究领域，已广泛应用于分布式雷达干涉、时变地球重力场测量、海洋环境监测及航天军事侦察等科学任务中，比较具有代表的应用包括国外的GRACE-A/B、TerraSAR/TanDEM、SWARM-A/B/C和国内的实践九号A/B、探索四号A/B、环境一号A/B/C等。卫星及其编队卫星的高精度绝对轨道及相对基线确定，是完成编队卫星飞行任务的关键，星载GNSS因其具有可连续观测、精度高、成本功耗低及体积小重量轻等优点，已成为卫星及其编队绝对定轨与相对定位的主要技术手段。通过地面事后处理的方式，低轨卫星单星绝对定轨精度已达到cm级，卫星编队星间基线解算精度已达到mm级。随着卫星应用技术的快速发展，各类科学任务与应用在精度、实时性和可靠性方面，对卫星及其编队卫星的轨道提出了越来越高的需求，因此通过星载在轨实时处理完成卫星轨道及基线确定已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种易于星载在轨实时处理的编队卫星相对定轨方法，其特征在于，包括：/n(1)在当前历元时刻的星载GPS/BDS实时相对定轨开始后，判断是否需要进行初始化，若需要进行初始化，则进行初始化操作，若不需要进行初始化，则进入步骤(2)；/n(2)获取定轨实时数据，根据所述定轨实时数据得到双频无电离层伪距和相位LC组合观测值、电离层残差GF组合观测值及MW组合观测值；/n(3)根据所述电离层残差GF组合观测值及所述MW组合观测值对非差相位数据进行实时周跳探测，并标记存在周跳的非差相位观测值；/n(4)判断定轨滤波器启动标记是否为已启动，若所述启动标记为已启动，则进入步骤(5)，若所述启动标记为未启动...

【技术特征摘要】
1.一种易于星载在轨实时处理的编队卫星相对定轨方法，其特征在于，包括：
(1)在当前历元时刻的星载GPS/BDS实时相对定轨开始后，判断是否需要进行初始化，若需要进行初始化，则进行初始化操作，若不需要进行初始化，则进入步骤(2)；
(2)获取定轨实时数据，根据所述定轨实时数据得到双频无电离层伪距和相位LC组合观测值、电离层残差GF组合观测值及MW组合观测值；
(3)根据所述电离层残差GF组合观测值及所述MW组合观测值对非差相位数据进行实时周跳探测，并标记存在周跳的非差相位观测值；
(4)判断定轨滤波器启动标记是否为已启动，若所述启动标记为已启动，则进入步骤(5)，若所述启动标记为未启动，则需完成定轨滤波的启动，并将所述启动标记设置为已启动，并结束当前历元任务；
(5)由AB星轨道预报得到的轨道插值首尾端点信息，使用Hermit插值分别得到AB星在当前历元整秒时刻的单星绝对位置速度结果及相对位置速度结果；
(6)由当前观测历元时间与插值首端点信息时间的间隔判断是否达到定轨滤波时刻，若已达到定轨滤波时刻，则进入步骤(7)，若未达到定轨滤波时刻，则结束当前历元任务；
(7)基于不存在周跳的非差/单差相位观测值、所述AB星在当前历元整秒时刻的单星绝对位置速度结果及相对位置速度结果进行定轨滤波解算；
(8)重复步骤(1)～步骤(7)，通过在轨实时完成编队卫星GPS/BDS相对定轨。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中的定轨滤波启动包括如下子步骤：
(4.1)使用编队AB卫星星载GPS/BDS双频伪距及多普勒观测数据分别进行标准单点定位与单点测速，分别得到AB卫星天线相位中心在地心地固系下的位置和速度、接收机钟差和钟漂参数及定位测速中伪距多普勒观测值残差的RMS值；
(4.2)组成AB星站间伪距单差观测值，进行伪距单差相对定位，得到AB卫星天线相位中心之间基线向量在地心地固系下的相对位置和相对钟差；
(4.3)若不满足定轨滤波启动条件，则直接结束当前历元任务，若满足启动条件，则执行步骤(4.4)；
(4.4)将AB卫星天线相位中心在地心地固系下的位置及AB卫星天线相位中心之间基线向量在地心地固系下的相对位置，从地心地固系转换到地心惯性系，再初始化绝对与相对定轨滤波器的滤波状态量及状态误差协方差阵；
(4.5)考虑AB卫星姿态，分别将AB星在地心惯性系下的天线相位中心转到AB卫星质心，以AB卫星质心为轨道积分预报初值，使用AB星动力学模型参数，分别对A星和B星进行动力学轨道预报，得到轨道插值首尾端点信息，并将定轨滤波器启动标记设置为已启动，结束当前历元任务。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(7)包括：
(7.1)使用星载GPS/BDS双频伪距和多普勒观测数据对编队AB卫星分别进行标准单点定位，得到AB卫星天线相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万威，王甫红，龚学文，郭磊，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42