基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法技术

本发明专利技术涉及航天器控制技术领域，本发明专利技术提供了一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法，其中方法包括：建立基于位置速度矢量微分方程表达的轨道动力学模型；基于GNSS导航数据和天文导航数据分别调用轨道动力学模型进行外推计算，得到第一外推计算结果和第二外推计算结果；判定GNSS接收机当前时刻是否测量得到有效的新的GNSS导航数据，若是，利用该有效的新的GNSS导航数据对第一外推计算结果和第二外推计算结果进行校正；根据当前选择的外推计算结果输出自主轨道确定结果；该当前选择的外推计算结果为所述第一外推计算结果或所述第二外推计算结果。本方案，在保证精度和可靠性的前提下能够实现高轨卫星的长时间自主工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法


[0001]本专利技术实施例涉及航天器控制
，特别涉及一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法。

技术介绍

[0002]东方红五号卫星公用平台（DFH
‑
5平台）是我国新一代大型地球同步轨道卫星公用平台。随着我国高轨卫星应用需求的不断增大，在轨运行的卫星数目越来越多，完全依靠地面站测控，会造成地面站的负担过重，也使卫星系统变得非常脆弱。因此，DFH
‑
5平台要求具备180天自主运行能力，这就要求完全利用星载测量设备和计算装置而不依赖于地面设备和人员支持进行星上自主轨道确定、位置保持、姿态确定和姿态控制，其中，自主轨道确定是进行位置保持、姿态确定和姿态控制的基础，因此，星上自主轨道确定的精度和可靠性必须满足180天自主工作需求。
[0003]目前对于高轨卫星的导航方法包括天文导航和GNSS的半自主导航两大类。其中，天文导航具有全自主特点，但是导航精度不足；而GNSS的半自主导航虽然精度高，但存在导航星数量较少、导航信号衰减严重且不连续的缺点。
[0004]因此，需要提供一种高轨卫星自主轨道确定方法，以在保证精度和可靠性的前提下实现高轨卫星的长时间自主工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法，在保证精度和可靠性的前提下能够实现高轨卫星的长时间自主工作。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法，包括：建立基于位置速度矢量微分方程表达的轨道动力学模型；基于GNSS导航数据和天文导航数据分别调用所述轨道动力学模型进行外推计算，得到基于GNSS导航数据的第一外推计算结果和基于天文导航数据的第二外推计算结果；判定GNSS接收机当前时刻是否测量得到有效的新的GNSS导航数据，若是，利用该有效的新的GNSS导航数据对所述第一外推计算结果和所述第二外推计算结果进行校正；根据当前选择的外推计算结果输出自主轨道确定结果；该当前选择的外推计算结果为所述第一外推计算结果或所述第二外推计算结果。
[0007]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定装置，包括：模型构建单元，用于建立基于位置速度矢量微分方程表达的轨道动力学模型；外推计算单元，用于基于GNSS导航数据和天文导航数据分别调用所述轨道动力学模型进行外推计算，得到基于GNSS导航数据的第一外推计算结果和基于天文导航数据的第二外推计算结果；
有效数据判定单元，用于判定GNSS接收机当前时刻是否测量得到有效的新的GNSS导航数据，若是，触发校正单元执行相应操作；所述校正单元，用于利用该有效的新的GNSS导航数据对所述第一外推计算结果和所述第二外推计算结果进行校正；轨道确定单元，用于根据当前选择的外推计算结果输出自主轨道确定结果；该当前选择的外推计算结果为所述第一外推计算结果或所述第二外推计算结果。
[0008]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。
[0009]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。
[0010]本专利技术实施例提供了一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法，通过在卫星上自主维护两套独立的轨道数据，一套是基于GNSS导航数据调用轨道动力学模型进行外推计算得到的第一外推计算结果，另一套是基于天文导航数据调用轨道动力学模型进行外推计算得到的第二外推计算结果，然后基于当前时刻测量得到的有效的新的GNSS导航数据来对这两套外推计算结果分别进行校正，从而可以得到准确的轨道数据。由于这两套轨道数据相互独立，可以避免发生故障的情况下轨道数据的交叉污染，以保证轨道数据的可靠性和精度，且可以根据实际情况调整当前选择的外推计算结果，从而可以在保证精度和可靠性的前提下实现高轨卫星的长时间自主工作。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1是本专利技术一实施例提供的一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法流程图；图2是本专利技术一实施例提供的一种天文导航数据校正的滚动角等效偏差4阶傅立叶级数拟合曲线；图3是本专利技术一实施例提供的一种天文导航数据校正的俯仰角等效偏差4阶傅立叶级数拟合曲线；图4是本专利技术一实施例提供的一种校正前后的卫星自主轨道确定误差示意图；图5是本专利技术一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；图6是本专利技术一实施例提供的一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定装置结构图。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]请参考图1，本专利技术实施例提供了一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法，该方法包括：步骤100，建立基于位置速度矢量微分方程表达的轨道动力学模型；步骤102，基于GNSS导航数据和天文导航数据分别调用所述轨道动力学模型进行外推计算，得到基于GNSS导航数据的第一外推计算结果和基于天文导航数据的第二外推计算结果；步骤104，判定GNSS接收机当前时刻是否测量得到有效的新的GNSS导航数据，若是，利用该有效的新的GNSS导航数据对所述第一外推计算结果和所述第二外推计算结果进行校正；步骤106，根据当前选择的外推计算结果输出自主轨道确定结果；该当前选择的外推计算结果为所述第一外推计算结果或所述第二外推计算结果。
[0015]本专利技术实施例中，通过在卫星上自主维护两套独立的轨道数据，一套是基于GNSS导航数据调用轨道动力学模型进行外推计算得到的第一外推计算结果，另一套是基于天文导航数据调用轨道动力学模型进行外推计算得到的第二外推计算结果，然后基于当前时刻测量得到的有效的新的GNSS导航数据来对这两套外推计算结果分别进行校正，从而可以得到准确的轨道数据。由于这两套轨道数据相互独立，可以避免发生故障的情况下轨道数据的交叉污染，以保证轨道数据的可靠性和精度，且可以根据实际情况调整当前选择的外推计算结果，从而可以在保证精度和可靠性的前提下实现高轨卫星的长时间自主工作。
[0016]下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。
[0017]首先，针对步骤100，建立基于位置速度矢量微分方程表达的轨道动力学模型。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于融合信息的高轨卫星自主轨道确定方法，其特征在于，包括：建立基于位置速度矢量微分方程表达的轨道动力学模型；基于GNSS导航数据和天文导航数据分别调用所述轨道动力学模型进行外推计算，得到基于GNSS导航数据的第一外推计算结果和基于天文导航数据的第二外推计算结果；判定GNSS接收机当前时刻是否测量得到有效的新的GNSS导航数据，若是，利用该有效的新的GNSS导航数据对所述第一外推计算结果和所述第二外推计算结果进行校正；根据当前选择的外推计算结果输出自主轨道确定结果；该当前选择的外推计算结果为所述第一外推计算结果或所述第二外推计算结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定GNSS接收机当前时刻是否测量得到有效的新的GNSS导航数据，包括：确定GNSS接收机在当前时刻是否接收到新的GNSS导航数据；若是，则基于预设条件对该新的GNSS导航数据进行有效性验证；若所述预设条件均满足，则判定该新的GNSS导航数据有效。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括如下中的至少一种：GNSS接收机的输出标志为有效；该新的GNSS导航数据的时标与当前星时之差位于第一设定范围内；根据该新的GNSS导航数据计算的轨道根数误差在第二设定范围内；根据该新的GNSS导航数据计算的绝对位置误差在第三设定范围内；和，根据该新的GNSS导航数据确定GNSS接收机输出的前后两拍绝对位置数据有更新。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用该有效的新的GNSS导航数据对所述第一外推计算结果进行校正，包括：将当前时刻测量得到的有效的新的GNSS导航数据作为所述第一外推计算结果，以将校正后第一外推计算结果作为下一个时刻进行外推计算的初值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到基于天文导航数据的第二外推计算结果，包括：基于天文导航数据调用所述轨道动力学模型进行外推计算之后，得到第二外推初始计算结果；利用天文导航使用的光学敏感器对第二外推初始计算结果进行滤波修正，得到第二外推计算结果。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘潇翔，魏春岭，石恒，董峰，郭建新，王硕，李光旭，李建平，贾涛，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：