卫星飞行参数在线修正方法技术

本发明专利技术提出了一种基于“邮件准则”的模型参数在线修正方法，更具体的说提出了一种卫生轨道参数在线修正方法和一种卫星姿态参数在线修正方法，该方法借用了邮件原理，将信息作为信件，以响应时间为邮戳，经过邮递后，按邮戳时间将实测信息、仿真信息以及控制量正确匹配，然后采用数据平滑和超时计算等策略，克服信息滞后、错配和稀疏等问题，实现卫星姿／轨飞行参数在线修正，最终使得卫星飞行参数实时预测模块的仿真信息以一定的预测精度逼近真实卫生飞行参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种卫星飞行参数在线修正的方法，更具体的说，涉及一种卫星轨道参数在线修正方法和一种卫星姿态参数在线修正方法。
技术介绍
随着空间实验、星球探测等空间活动的进一步发展，针对卫星等空间目标的遥操作技术提出了更高的要求，其中预测误差直接影响遥操作的安全性、准确性和高效性等操作品质，因此引入误差修正环节，提高预测精度，增强系统的鲁棒性。由于在卫星的遥操作中存在着通信不确定大时延(2~10秒)和有限带宽的限制，导致遥操作系统无法及时获得充分的卫星实测信息，造成信息滞后、错配和稀疏等问题，严重地影响了误差的监视与修正。传统的递推最小二乘在线修正方法无法直接应用于卫星的遥操作系统中进行有效的在线修正，因此只能对卫星的飞行参数误差进行离线的修正。此外，还有的文献[1~4]报道采用“停—改—走”的模式对对象模型仿真的静态累积误差进行校正，而模型误差无法得到修正，并且导致操作的连续性差，降低了系统效率，极大地限制了遥操作在卫星控制领域的实际在线应用。
技术实现思路
为了解决上述传统问题，因此本专利技术的一个目的就是提出了一种卫星轨道参数在线修正方法和一种卫星姿态参数在线修正方法。在本专利技术的一方面中，卫星轨道参数在线修正方法包括步骤(A)判断是否为本次过顶的首批数据，若不是本次过顶的首批数据，则执行下列步骤；(B)提取主要轨道实测信息堆栈中的最后三个信息点P1、P2、P3；(C)根据信息点P1、P2、P3的时间标签查寻对应的仿真信息点Q1、Q2、Q3；(D)计算e＝；(E)判断e＜ErrorLimit，若在判断出e不小于ErrorLimit，则执行下列步骤；(F)将P3作为计算初值；(G)将计算初值代入卫星轨道计算模型，加速计算至当前飞行时刻并更新当前的飞行状态；以及(H)判断是否继续初值重装操作，若继续则重复上述步骤。根据这个方面，在步骤(A)中，若判断出是本次过顶的首批数据，则执行步骤(A1)将该点信息作为计算初值，并转到执行步骤(G)。根据这个方面，在步骤(E)中，若判断出e小于ErrorLimit，则转到执行步骤(H)。根据这个方面，进一步包括步骤判断是否有新下行的主星轨道信息，若有则执行上述步骤(A)。在本专利技术的一方面中，卫星姿态参数在线修正方法包括卫星姿态初值重装处理，该卫星姿态初值重装处理包括步骤(a)判断是否为本次过顶的首批数据，若不是本次过顶的首批数据，则执行下列步骤；(b)提取主星姿态实测信息堆栈中的最后三个信息点P1、P2、P3；(c)根据信息点P1、P2、P3的时间标签查寻对应的仿真信息点Q1、Q2、Q3；(d)计算e＝；(e)判断e＜ErrorLimit，若判断出e不小于ErrorLimit，则执行下列步骤；(f)将P3作为计算初值；(g)将计算初值代入主星姿态计算模型，加速计算至当前飞行时刻并更新当前的飞行状态；以及(h)判断是否继续初值重装操作，若继续则重复上述步骤。根据这个方面，在步骤(a)中，若判断出是本次过顶的首批数据，则执行步骤(a1)将该点信息作为计算初值，并转到执行步骤(g)。根据这个方面，在步骤(e)中，若判断出e小于ErrorLimit，则转到执行步骤(h)。根据这个方面，进一步包括步骤判断是否有新下行的主星姿态信息，若有则执行上述步骤(a)。进一步，根据这个方面，卫星姿态参数在线修正方法包括卫星姿态预测模型在线修正处理，该卫星姿态预测模型在线修正处理包括步骤第1步建立计算模型VR′x‾‾(t)=F‾(px1‾‾,px2‾‾,Λ,pxn‾‾,x1‾,x2‾,Λ,xn‾,u1,u2,Λ,um),]]>并令pxi‾‾=pxi‾]]>(i＝1，2，Λ，n)(注VR的计算不受VR′的影响)；第2步在当前时刻t，获得时延的实测信息集I(0，t-d)，并提取出x(tn-1)和x(tn)(其中tn＝t-d)；第3步将x(tn-1)作为VR′初值，进行加速计算，得到 及 第4步计算误差e(tn)=(x(tn)-x‾‾(tn))2;]]>第5步判断e(tn)≤Emax？若是，则不进行修正，直接转到第8步；否则，进行修正，执行下一步；第6步提取 利用递推最小二乘算法对VR′的参数 进行修正；第7步令t＝t+1，返回第2步；第8步利用修正好的参数 及实测信息x(tn)进行加速计算至当前飞行时刻T，并将VR′的参数和状态信息一并付给VR；第9步VR按照修正后的精确模型和状态初值进行下一步的预测仿真演化计算，从而完成大时延条件下的模型参数误差在线修正。附图说明结合随后的附图，从下面的详细说明中可显而易见的得出本专利技术的上述及其他目的、特征及优点。在附图中图1给出了空间飞行机器应用实例；图2给出了卫星飞行参数在线修正原理图；图3给出了卫星轨道参数在线修正处理的流程图；图4给出了卫星姿态初值重装处理的流程图；图5给出了卫星姿态预测模型在线修正处理的流程图；以及图6给出了在不同控制指令情况下的修正姿态模型。具体实施例方式在下文中，参考附图对本专利技术的优选实施例进行详细的说明。在附图中，相同的附图标记表示相同或者相似的部分，即使它们是在不同附图中进行描述的。在下面描述中，当形成本专利技术的主题而不会造成不清楚时，省略对这里所采用的已知功能和步骤进行详细说明。本专利技术提出了一种基于“邮件准则”的模型参数在线修正方法，该方法借用了邮件原理，将信息作为信件，以响应时间为邮戳，经过邮递后，按邮戳时间将实测信息、仿真信息以及控制量正确匹配，然后采用数据平滑和超时计算等策略，克服信息滞后、错配和稀疏等问题，实现卫星姿/轨飞行参数在线修正，最终使得卫星飞行参数实时预测模块的仿真信息以一定的预测精度逼近真实卫星飞行参数。下面以空间飞行机器人为应用实例阐述本专利技术的应用步骤。空间飞行机器人由飞行平台(即卫星)和机械臂构成如图1所示。其中卫星的质量、几何尺寸(长、宽、高)、转动惯量(Ix，Iy，Iz)、入轨初始位姿参数、机械臂几何参数，以及地球等参数写成文件表，如下Parameter_Table.txt80 //卫星质量kg1.1 //卫星长m1.2 //卫星宽m1.1 //卫星高m80 //Ix100 //Iy110 //Iz……//机械臂参数3.986005e14 //地球引力常数 3.352819e-3 //地球扁率二阶带谐项6.37814e6//地球赤道半径7.2722e-5//地球自转角速度-1.0097 //零时刻子午线赤经20081201；11:35:00.000 //入轨时刻7148860 //入轨点的地心距114.07 //入轨点的经度22.60//入轨点的纬度7466.860 //入轨点的速度22.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星轨道参数在线修正方法包括步骤：（Ａ）判断是否为本次过顶的首批数据，若不是本次过顶的首批数据，则执行下列步骤；（Ｂ）提取主要轨道实测信息堆栈中的最后三个信息点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３；（Ｃ）根据信息点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３的时间标签 查寻对应的仿真信息点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３；（Ｄ）计算ｅ＝；（Ｅ）判断ｅ＜ＥｒｒｏｒＬｉｍｉｔ，若在判断出ｅ不小于ＥｒｒｏｒＬｉｍｉｔ，则执行下列步骤；（Ｆ）将Ｐ３作为计算初值；（Ｇ）将计算初值代入卫星轨道计算模型 ，加速计算至当前飞行时刻并更新当前的飞行状态；以及（Ｈ）判断是否继续初值重装操作，若继续则重复上述步骤。

【技术特征摘要】
1.一种卫星轨道参数在线修正方法包括步骤(A)判断是否为本次过顶的首批数据，若不是本次过顶的首批数据，则执行下列步骤；(B)提取主要轨道实测信息堆栈中的最后三个信息点P1、P2、P3；(C)根据信息点P1、P2、P3的时间标签查寻对应的仿真信息点Q1、Q2、Q3；(D)计算e＝；(E)判断e＜ErrorLimit，若在判断出e不小于ErrorLimit，则执行下列步骤；(F)将P3作为计算初值；(G)将计算初值代入卫星轨道计算模型，加速计算至当前飞行时刻并更新当前的飞行状态；以及(H)判断是否继续初值重装操作，若继续则重复上述步骤。2.根据权利要求1的方法，其中在步骤(A)，若判断出是本次过顶的首批数据，则执行步骤(A1)将该点信息作为计算初值，并转到执行步骤(G)。3.根据权利要求1的方法，其中在步骤(E)，若判断出e小于ErrorLimit，则转到执行步骤(H)。4.根据权利要求1的方法，进一步包括步骤判断是否有新下行的主星轨道信息，若有则执行上述步骤(A)。5.一种卫星姿态参数在线修正方法，该方法包括卫星姿态初值重装处理，该卫星姿态初值重装处理包括步骤(a)判断是否为本次过顶的首批数据，若不是本次过顶的首批数据，则执行下列步骤；(b)提取主星姿态实测信息堆栈中的最后三个信息点P1、P2、P3；(c)根据信息点P1、P2、P3的时间标签查寻对应的仿真信息点Q1、Q2、Q3；(d)计算e＝；(e)判断e＜ErrorLimit，若判断出e不小于ErrorLimit，则执行下列步骤；(f)将P3作为计算初值；(g)将计算初值代入主星姿态计算模型，加速计算至当前飞行时刻并更新当前的飞行状态；以及(h)判断是否继续初值重装操作，若继续则重复上述步骤。6.根据权利要求5的方法，其中在步骤(a)，若判断出是本次过顶的首批数据，则执行步骤(a1)将该点信息作为计算初值，并转到执行上述步骤(g)。7.根据权利要求5的方法，其中在步骤(e)，若判断出e小于Erro...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珩，赵猛，陈靖波，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]