基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，涉及航天测量与控制技术领域，包括：获取卫星条TLE根数，并将该卫星的条TLE根数按照时间排序；其中，，为第条TLE根数对应的历元时刻；构建卫星的轨道高度补偿函数；构建卫星的时间偏移补偿函数；根据卫星的第1条TLE根数、卫星的轨道高度补偿函数和卫星的时间偏移补偿函数，对该卫星进行轨道预报；其中，轨道预报内容包括该卫星的位置和速度。本发明专利技术能够实现轨道高度和时间偏移量双参数补偿的持续机动状态的星链卫星轨道预报，可提高TLE数据的轨道预报精度。可提高TLE数据的轨道预报精度。可提高TLE数据的轨道预报精度。

【技术实现步骤摘要】
基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法


[0001]本专利技术属于航天测量与控制
，具体涉及一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着高度集成化和自动化航天技术的快速发展，以及发射成本持续降低、市场需求不断扩大，巨型星座的研发和部署掀起前所未有的热潮，星座的发展逐渐从低轨卫星通信星座转向低轨巨型星座。巨型星座一般指卫星部署数量超过100颗的星座，其中，最具代表性、最受关注的巨型星座计划是太空探索（SpaceX）公司的“星链”计划部署约42000颗，并通过500万个地面终端实现地球全覆盖。现有技术中，星链卫星配备氪离子小推力发动机，无论是入轨部署、在轨服务还是离轨再入，都需要频繁轨道机动，且所处阶段不同，机动目的和策略不同；尤其是抬轨部署和降轨离轨，每日点火时长超过万秒，推力大小可大致估算，但点火策略（主要是机动时段分配）难以估计，甚至可能是固定变轨量模式下的随机点火策略，导致轨道预报误差较大。
[0003]因此，亟需改善现有技术中轨道预报误差较大的缺陷。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：第一方面，本专利技术提供一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，包括：获取卫星条TLE根数，并将该卫星的条TLE根数按照时间排序；其中，，为第条TLE根数对应的历元时刻；构建卫星的轨道高度补偿函数；构建卫星的时间偏移补偿函数；根据卫星的第1条TLE根数、卫星的轨道高度补偿函数和卫星的时间偏移补偿函数，对该卫星进行轨道预报；其中，轨道预报内容包括该卫星的位置和速度。
[0005]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，通过获取卫星条TLE根数，并将该卫星的条TLE根数按照时间排序；构建卫星的轨道高度补偿函数；构建卫星的时间偏移补偿函数；根据卫星的第1条TLE根数、卫星的轨道高度补偿函数和所述卫星的时间偏移补偿函数，对该卫星进行轨道预报；实现轨道高度和时间偏移量双参数补偿的持续机动状态的星链卫星轨道预报，可提高TLE数据的轨道
预报精度。
[0006]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0007]图1为现有技术提供的星链
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2305的TLE根数预报精度示意图；图2是本专利技术实施例提供的基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法的一种流程图；图3是本专利技术实施例提供的基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法与使用SGP4模型的轨道预报方法的一种精度对比图。
具体实施方式
[0008]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0009]现有技术中，以星链
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2305卫星为例，该卫星于2021年3月24日发射入轨，2021年10月16日至11月18日处于持续机动状态，轨道高度逐渐从350km抬升至550km，平均每天抬升约6.0km，其中，使用内符合法分析该卫星持续机动期间SpaceX公司发布的TLE根数的精度，结果如图1和表1所示，图1为现有技术提供的星链
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2305的TLE根数预报精度示意图，表1为星链
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2350卫星的TLE根数精度统计；由图1所示，星链
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2305卫星的TLE根数预报1天位置误差约8km，预报2天位置误差约62km，预报误差较大，且置信期较短，一旦超过24小时，误差急剧增大，难以满足应用需求。
[0010]表1星链
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2350卫星的TLE根数精度统计（单位：km）
[0011]有鉴于此，本专利技术提供一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，针对持续机动状态星链卫星TLE数据轨道预报误差大、置信期短的问题，采用轨道高度和时间偏移量双参数补偿方法，以提高星链卫星TLE数据的轨道预报精度。
[0012]请参见图2所示，图2是本专利技术实施例提供的基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法的一种流程图，本专利技术所提供的一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，包括：S101、获取卫星条TLE根数，并将该卫星的条TLE根数按照时间排序；其中，，，为第条TLE根数对应的历元时刻。
[0013]具体而言，本实施例中以星链
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4497卫星为例，该卫星在2022年9月15日至10月16日期间持续抬轨，轨道高度每日抬升约6.8公里，针对星链
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4497卫星，获取该卫星的条TLE根数，可选地，本实施例获取该卫星从2022年10月1日至10月3日共6条TLE根数，其中，6条TLE根数请参见表2所示。
[0014]表2 星链
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4497卫星10月1日至10月3日的TLE根数
[0015]需要说明的是，卫星的TLE根数为两行轨道根数，主要考虑大气摄动、地球扁率摄动等条件，能够提供一定精度的轨道预报；历元时刻是指在卫星定位中所获数据对应的时刻。
[0016]S102、构建卫星的轨道高度补偿函数。
[0017]具体而言，本实施例中构建卫星的轨道高度补偿函数的过程包括：S1021、获取第条TLE根数对应的历元时刻，，并获取第条TLE根数对应的历元时刻与第1条TLE根数对应的历元时刻之间的时间差，。
[0018]具体而言，获取卫星的条TLE根数中每条TLE根数对应的历元时刻，并获取与第1条TLE根数对应的历元时刻之间的时间差，针对星链
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4497卫星的6条TLE根数为例，分别获取各条TLE根数对应的历元时刻的时间差，请参见表3所示。
[0019]表 3时间差序列
[0020][0021]S1022、获取第条TLE根数的平运动量，根据所述第条TLE根数的平运动量，计算卫星对应的轨道高度，其表达式为：；其中，为地球引力常数，为地球平均半径。
[0022]具体而言，根据星链
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4497卫星10月1日至10月3日的TLE根数，提取6条TLE根数的平均运动量，并计算对应的轨道高度，请参见表4所示。
[0023]表4 平运动量和轨道高度序列
[0024]S1023、构建卫星的轨道高度补偿函数，其表达式为：；其中，和均为待解参数，为第一自变量，为卫星第1条TLE根数对应的历元时刻。
[0025]S1024、获取卫星的条TLE根数对应的时间差和轨道高度，并形成对应序列，根据对应序列，利用最小二乘法求解待解参数和，以获取卫星的轨道高度补偿函数。
[0026]具体而言，针对星链
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4497卫星，根据表3和表4的内容，利用最小二乘法求解最佳的待解参数和，其中，，，得到的轨道高度补偿函数。
[0027]S103、构建卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，其特征在于，包括：获取卫星条TLE根数，并将该卫星的条TLE根数按照时间排序；其中，，为第条TLE根数对应的历元时刻；构建卫星的轨道高度补偿函数；构建卫星的时间偏移补偿函数；根据卫星的第1条TLE根数、所述卫星的轨道高度补偿函数和所述卫星的时间偏移补偿函数，对该卫星进行轨道预报；其中，轨道预报内容包括该卫星的位置和速度。2.根据权利要求1所述的基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，其特征在于，所述构建卫星的轨道高度补偿函数的过程包括：获取第条TLE根数对应的历元时刻，，并获取第条TLE根数对应的历元时刻与第1条TLE根数对应的历元时刻之间的时间差，；获取第条TLE根数的平运动量，根据所述第条TLE根数的平运动量，计算卫星对应的轨道高度，其表达式为：；其中，为地球引力常数，为地球平均半径；构建卫星的轨道高度补偿函数，其表达式为：；其中，和均为待解参数，为第一自变量，为卫星第1条TLE根数对应的历元时刻；获取卫星的条TLE根数对应的时间差和轨道高度，并形成对应序列，根据对应序列，利用最小二乘法求解待解参数和，以获取卫星的轨道高度补偿函数。3.根据权利要求1所述的基于TLE数据的持续机动状态的星链卫星轨道预报方法，其特征在于，所述构建卫星的时间偏移补偿函数的过程包括：将卫星的第1条TLE根数的B
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star项设置为0；获取第条TLE根数对应的历元时刻与第1条TLE根数对应的历元时刻之间的时间差、以及第条TLE根数的时间偏移量；
构建卫星的时间偏移补偿函数，其表达式为：；其中，为第二自变量，、和均为待解参数；获取卫星的条TLE根数对应的时间差和时间偏移量，并形成对应序列，根据对应序列，利用最小二乘法求解待解参数、和，以获取卫星的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，贾立，赵治，王辉，高彦平，崔文，宋明展，张育卫，
申请(专利权)人：中国人民解放军三二零三五部队，
类型：发明
国别省市：