一种半分析半数值方式的轨道计算方法技术

本发明专利技术涉及一种半分析半数值方式的轨道计算方法。该方法主要用于由给定时刻的吻切根数计算任意时刻的位置矢量。首先利用分析法的思想迭代计算出了给定时刻的平均根数，然后在初始时刻附近构造了两个临界点，并计算出临界点的平均根数和平均根数变率；结合切比雪夫多项式，完成了平均根数的数值积分，得到了任意给定时刻的平均根数，最终计算出该时刻的吻切根数，进而得到目标位置矢量。本发明专利技术完成了共振区轨道特征分析和精确计算方法，提高了共振区轨道区目标定轨的适应性；兼顾了分析方法与数值方法的优点，在轨道编目中计算精度和速度中的具有更好的平衡性。中的具有更好的平衡性。

【技术实现步骤摘要】
一种半分析半数值方式的轨道计算方法


[0001]本专利技术属于航天测控数据处理领域，涉及航天器轨道计算，可用于航天测量船遥外测数据进行初轨计算以及使用轨道进行预报。

技术介绍

[0002]在进行航天飞行器发射时，测量船承担飞行器入轨段任务，其中一项重要的工作是计算飞行器与火箭分离后的初始轨道根数，主要作用是快速判别火箭发射成功与否、掌握飞行器进入空间轨道后初始运行状态，为后续测控站对飞行器进行测控奠定基础。
[0003]测量船在进行海上作业时，进行轨道计算时采用的数据源有测量船外测测量结果、火箭遥测弹道以及GNSS弹道等，所采用的轨道计算方法大体上分为分析法与数值法。分析法是将目标围绕地球运动作为二体问题，采用代数的方法计算目标轨道根数，并将所受到的摄动力以田谐项形式近似给出。数值法是通过计算目标在围绕地球运动时的受力，并结合初值信息，经过数值积分的方式计算出目标的运行轨道。
[0004]上述两种轨道计算方法在实施时各有利弊，使用分析法轨道计算时计算量较小，但由于未充分考虑摄动的各种影响因素，理论上精度受限；使用数值法计算时，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半分析半数值方式的轨道计算方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤A、计算起始时刻平根数在进行轨道计算时，为了利用分析法简便运算成果，一般将摄动长周期项和短周期项剥离，使用二体问题下的轨道根数参与分析法计算，即使用平根数进行后续计算；步骤B、确定区间临界点，并计算临界点处近似平根数使用分析法计算成果作为数值积分初始条件，在每次数值积分过程中，独立计算积分起点处的积分初值，积分起点即为每个区间临界点，计算积分初值即需要计算临界点处的近似平根数；步骤C、计算临界点处平根数变率。在进行数值积分时，需要计算更精确的飞行器运动速度，则需要考虑平根数的变化情况，即平根数变率；步骤D、计算切比雪夫多项式系数由于切比雪夫多项式的根在进行插值时的插值结点所选取的插值多项式在误差上界的意义下式最优的，因此使用切比雪夫多项式作为数值积分节点；步骤E、通过数值积分计算终点处平根数通过在每个积分区间内进行数值积分，计算出积分终点处的平根数，再通过切比雪夫多项式拟合，得到最终的终点平根数，用于计算终点处飞行器位置与速度矢量；步骤F、计算田谐项在由平根数计算飞行器实际位置和速度时，需要考虑摄动带来的田谐项影响；步骤G、计算终点处飞行器位置与速度矢量在实际计算过程中，用户一般使用飞行器的位置与速度矢量作为最终产品，因此最后结合目标平根数、一阶段周期项、田谐项共同计算出目标的位置与速度矢量作为最终结果。2.根据权利要求1所述的一种半分析半数值方式的轨道计算方法，其特征在于：所述步骤A中的输入参数为t0时刻密切根数σ(a，i，e，Ω，ω，M)，输出目标为t时刻飞行器位置矢量各变量具体含义如下：a：轨道半长轴；i：轨道倾角；e：轨道偏心率，指椭圆轨道与参考平面的二面角；Ω：升交点赤经，参考平面上x轴到地心指向升交点方向的角度；ω：近地点幅角，参考平面上地心指向升交点方向到地心指向近地点方向的角度；M：平近点角，并将各元素带入如下计算平方根方程：M：平近点角，并将各元素带入如下计算平方根方程：M：平近点角，并将各元素带入如下计算平方根方程：
其中r、u和f为参数中间量，其中f为真近点角，与其他轨道参数间关系为：u＝f+M，M＝E
‑
e sin E。3.根据权利要求2所述的一种半分析半数值方式的轨道计算方法，其特征在于：为防止在摄动运动方程计算中出现奇点，使用的平根数采用第一类无奇点变量表示轨道参数，即引入参数ξ,η,λ，其中ξ＝e sinωη＝e cosωλ＝M+ω第一类无奇点轨道参数表示方法与传统开普勒六元素表示方法等价，能够确保在任意偏心率(0≤e＜1)下摄动运动方程均不会出现奇点，同时利用平方根公式计算得到令令a0＝a，i...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭力兵，李永刚，李朋远，张少伟，汪毅，侯亚威，陈志敏，胡上成，杨海民，黄为，
申请(专利权)人：中国卫星海上测控部，
类型：发明
国别省市：