一种电推进GEO卫星自学习定轨方法技术

本发明专利技术公开了一种电推进GEO卫星自学习定轨方法，本发明专利技术对电推进GEO卫星通过加速度计对卫星的加速度进行测量，将卫星的控制加速度信息引入系统状态方程，减小轨道动力学模型误差，使轨道递推结果更精确。当有GNSS定轨信息时，本发明专利技术利用LSTM算法对GNSS导航的定轨误差进行估计，然后与UKF定轨结果进行二次融合，进一步提升卫星自主定轨精度。当GNSS不可用时，本发明专利技术在不额外增加星载敏感器的条件下，利用卫星上的太阳帆板输出功率信息，获取真实的地影进入时刻和离开时刻，从而构建地影信息。根据卫星飞行每圈的进出地影时间，构建卫星真经度角速度补偿量，从而减小轨道动力学模型误差。差。差。

【技术实现步骤摘要】
一种电推进GEO卫星自学习定轨方法


[0001]本专利技术涉及卫星定轨领域，具体涉及一种电推进GEO卫星自学习定轨方法。

技术介绍

[0002]传统的卫星定轨主要依赖地面测控，然而，电推进GEO卫星在入轨过程中需要进行长期持续轨道机动，这使得基于地面测控的定轨方式具有诸多局限性。其一，地面测控站资源有限，对于电推进GEO卫星的轨道转移全过程，难以做到实时全程监控；其二，地面测控对于长期持续机动卫星的定轨精度不够高，已经严重制约了电推进GEO卫星的最终入轨定点捕获精度；其三，一旦地面测控站受到干扰或破坏，卫星将难以正常的飞行和执行预定的任务。因此，卫星自主定轨技术是未来电推进GEO卫星定轨的必然发展方向。自主定轨技术是航天器自主运行的核心技术，是航天器实现轨道姿态自主控制、精确定点捕获和执行在轨服务等空间任务的前提。拥有自主定轨能力的电推进GEO卫星不需要通过全球布站来提供全过程定轨支持，从而可以大幅减轻地面测控的负担，提高定轨的实时性、准确性和系统的安全性。
[0003]卫星自主定轨是指卫星利用自身携带的测量设备来实时确定自己的位置和速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电推进GEO卫星自学习定轨方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对电推进GEO卫星建立带动力改进春分点轨道根数模型；获取电推进GEO卫星的加速度信息；S2、根据带动力改进春分点轨道根数模型获取电推进GEO卫星以位置和速度矢量为状态变量的系统状态方程；S3、根据加速度信息和系统状态方程对位置和速度矢量进行时间更新，获取电推进GEO卫星的理论轨道信息；S4、判断电推进GEO卫星是否接收到足够的GNSS信号，若是则进入步骤S5；否则进入步骤S8；S5、基于GNSS信号，采用UKF算法进行第一次多源信息融合，获取电推进GEO卫星的第一状态变量估计值和第一状态变量协方差估计矩阵；S6、将上一时刻的状态变量值和加速度信息输入LSTM网络，获取对应的误差预测值，并结合第一状态变量估计值和第一状态变量协方差估计矩阵进行第二次多源信息融合，获取电推进GEO卫星的第二状态变量估计值，并将其作为电推进GEO卫星的最终状态估计值；S7、判断是否结束自学习定轨，若是则结束；否则返回步骤S3；S8、根据星历和电推进GEO卫星上的太阳帆板输出功率信息，计算当前卫星飞行周期内的地影信息；S9、通过地影信息分段补偿法修正带动力改进春分点轨道根数模型，得到修正后的系统状态方程；S10、通过修正后的系统状态方程进行轨道递推，对位置和速度矢量进行时间更新，获取电推进GEO卫星的修正后理论轨道信息，并将其作为电推进GEO卫星的最终状态估计值；返回步骤S7。2.根据权利要求1所述的电推进GEO卫星自学习定轨方法，其特征在于，步骤S1中带动力改进春分点轨道根数模型为：力改进春分点轨道根数模型为：力改进春分点轨道根数模型为：力改进春分点轨道根数模型为：力改进春分点轨道根数模型为：
其中[p,f,g,h,k,L]
T
为带动力改进春分点轨道根数模型的状态变量，p为轨道半通径，f和g为偏心率矢量分量，h和k为轨道倾角矢量分量，L为真经度，[
·
]
T
表示矩阵的转置；μ为地球引力常数；w为常数，w＝1+fcosL+gsinL；f
t
为电推进GEO卫星的切向加速度；f
r
为电推进GEO卫星的径向加速度；f
n
为电推进GEO卫星的法向加速度；s为常数，s2＝1+h2+k2；m为电推进GEO卫星质量；T为电推进GEO卫星的推力大小；g0为海平面处重力加速度；I
sp
为电推进系统的比冲；字符上一点表示求导。3.根据权利要求2所述的电推进GEO卫星自学习定轨方法，其特征在于，步骤S2的具体方法为：根据变量转换关系将改进春分点轨道根数模型的状态变量[p,f,g,h,k,L]
T
转换为位置、速度矢量[r,v]
T
，得到以位置和速度矢量为状态变量的系统状态方程。4.根据权利要求1所述的电推进GEO卫星自学习定轨方法，其特征在于，步骤S5的具体方法包括以下子步骤：S5
‑
1、根据公式：1、根据公式：获取状态初始值x0的期望值和状态变量协方差矩阵初始值P0，并将期望值作为初始状态变量的均值；其中(
·
)
T
表示矩阵的转置；E(
·
)表示求期望；S5
‑
2、根据公式：构造2n+1个sigma点；其中χ
k
为k时刻的sigma矢量；为k时刻状态变量的均值；P
kxx
为k时刻状态变量的协方差矩阵；n为状态向量长度；λ为比例参数；表示P
kxx
的Cholesky分解；S5
‑
3、根据公式：
计算每个sigma点对应的权重；其中W
im
为计算均值的权重系数；W
ic
为计算协方差的权重系数；α和κ均为尺度参数；S5
‑
4、根据公式：4、根据公式：4、根据公式：建立预测方程；其中为k+1时刻状态变量的sigma矢量；Φ(χ
i,k
,u
i,k
)表示非线性系统状态转移方程；χ
i,k
为k时刻状态变量的sigma矢量；u
i,k
表示k时刻的控制参数；为k+1时刻通过sigma矢量得到的状态变量的先验均值；为k+1时刻通过sigma...

【专利技术属性】
技术研发人员：江秀强，吕文杰，罗跃龙，周创，季袁冬，钟苏川，孙国皓，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：