卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法技术

本发明专利技术提供了一种卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法

【技术实现步骤摘要】
卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术涉及卫星轨道
，具体地，涉及一种卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法
、
系统
、
介质及设备
。

技术介绍

[0002]卫星轨道摄动的力学因素包括：地球引力场的不均匀性
、
地球大气层阻力
、
天体引力
、
太阳光压
、
地磁场等，因此卫星的轨道需要定期调整
。
以某型号
400km
轨道卫星为例，半长轴每天衰减约
600m
，每天需进行2次自主轨控，每2周地面发令调整1次轨道
。
随着电推力器技术发展，卫星广泛采用自主调轨技术，以减少地面发令干预的频率
。
[0003]星载导航接收机可实时解算定位数据和定轨数据，用于代替地面测控系统测定轨和轨道上注
。
为提高定轨定位精度，定轨滤波器普遍采用卡尔曼滤波器的设计方案，适用于正常轨道运行时的定轨定位数据处理
。
由于定轨滤波器精度和收敛时间相互矛盾，滤波后的定位定轨数据无法及时反应推力器点火时轨道的变化，导致输出的定位定轨数据无法满足载荷对位置精度的要求
。
[0004]基于上述技术现状，在卫星调轨时需要对定轨滤波器进行初始化，清除累积的先验参数，实现定轨滤波器重新快速收敛的功能，以保证导航接收机输出定位定轨数据的精度
。
目前，定轨滤波器初始化主要包括两种方法：接收调轨遥测自主初始化
、
接收地面指令被动初始化，两种方法均需要提供外界输入参数
。
[0005]专利文献
CN101435863A
公开了一种导航卫星实时精密定轨的方法，将卫星轨道按观测时间分割成连续等时长的短弧段，按照短弧段进行滑动处理，建立该弧段上卫星初始状态
、
力学模型参数等短弧段观测方程，提高定轨的精度
。
而本专利技术未对卫星调轨时的定轨精度分析，与型号实际应用存在差别
。
[0006]专利文献
CN102305630A
公开了基于扩展卡尔曼滤波的
SAR
卫星自主定轨方法，建立基于轨道动力学的卫星运动方程，建立以
SAR
到地面标识点之间的距离和
SAR
与地面标识之间的多普勒频移为观测量的观测方程，建立扩展卡尔曼滤波的递推方程，得到卫星的状态信息
。
而本专利技术用于实现卫星自主定轨，未设计卫星调轨时的定轨精度分析
。
[0007]专利文献
CN10200221A
公开了一种利用定轨数据标定加速度计的方法，利用定轨数据标定加速度计，对轨控过程中脉冲当量进行修正，保证控制精度
。
而本专利技术利用加速度差对定轨滤波器进行初始化操作，实现导航接收机定轨滤波器的重新收敛，快速输出高精度的定位定轨数据
。
[0008]专利文献
CN103424116A
公开了一种适应轨道机动的地球同步卫星精密定轨方法，计算机动加速度
、
观测量及观测残差序列，得到地面测控站系统偏差，扣除系统差后使用观测数据重新进行轨道改进
。
而本专利技术未使用地面测站数据，由导航接收机全自主对卫星进行测定轨，同时在卫星调轨后及时修正导航接收机滤波器误差，能够快速输出高精度的定位定轨数据
。
[0009]专利文献
CN1959430A
公开了一种中低轨卫星的精密定位系统及其实现方法，利用
Galileo
定位系统
、
卫星激光测距技术和卫星通信技术组合的精密定轨新方法，未涉及卫星调轨后的定轨方法
。
而本专利技术主要用于减小卫星调轨后的定轨误差和滤波收敛时间，以保证定位定轨数据输出的时效性
。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法
、
系统
、
介质及设备
。
[0011]根据本专利技术提供的卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法，包括：
[0012]步骤1：进行单位时间内的相邻加速度差超范围事件识别；
[0013]步骤
1.1
：持续对导航接收机定位定轨后的相邻单点定位加速度做差，并除以相邻时间间隔，实时得到单位时间内的相邻加速度差；
[0014]步骤
1.2
：设定单位时间内的相邻加速度差的超范围门限；
[0015]步骤
1.3
：实时判断定位定轨条件下单位时间内的单点定位相邻加速度差是否大于超范围门限；
[0016]步骤
1.4
：单位时间内的相邻加速度差大于超范围门限时进行毛刺识别与处置，相邻加速度差不大于超范围门限时进行推力器点火或推力器熄火事件识别；
[0017]步骤2：进行超范围事件的毛刺识别与处置；
[0018]步骤
2.1
：设定单位时间内的相邻加速度差大于超范围门限时的滤波门限；
[0019]步骤
2.2
：两次单位时间内的相邻加速度差超范围事件的时差小于滤波门限被判定为毛刺；
[0020]步骤
2.3
：单位时间内的相邻单位时间内加速度差超范围事件为毛刺时，对单位时间内加速度差超范围时刻进行初始化，将单位时间内加速度差超范围时刻设为固定参考值；
[0021]步骤
2.4
：单位时间内的相邻加速度差为非毛刺跳变时，对加速度差超范围时刻进行更新；
[0022]步骤3：进行推力器点火或推力器熄火事件识别与处置；
[0023]步骤
3.1
：在单位时间内相邻加速度差不大于超范围门限时，对当前时刻与超差时刻做差得到超范围持续时间；
[0024]步骤
3.2
：设定超范围持续时间相对应的时差门限；
[0025]步骤
3.3
：在单位时间内相邻加速度差出现1次跳变时，后续加速度差保持跳变后的稳定变化状态，持续时间处于时差门限范围内识别卫星为调轨时的推力器点火事件或推力器熄火事件，并自主对定轨滤波器进行初始化操作，同时自主对单位时间内加速度差超范围时刻进行初始化
。
[0026]优选的，所述步骤
1.3
中，以卫星最小推力器点火时单位时间内的加速度差值作为超范围门限
。
[0027]优选的，所述步骤
2.1
中，以卫星推力器最短点火时长的
1/2
作为毛刺事件的滤波门限
。
[0028]优选的，所述步骤
3.2
中，以卫星推力器最短点火时长的
1/2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法，其特征在于，包括：步骤1：进行单位时间内的相邻加速度差超范围事件识别；步骤
1.1
：持续对导航接收机定位定轨后的相邻单点定位加速度做差，并除以相邻时间间隔，实时得到单位时间内的相邻加速度差；步骤
1.2
：设定单位时间内的相邻加速度差的超范围门限；步骤
1.3
：实时判断定位定轨条件下单位时间内的单点定位相邻加速度差是否大于超范围门限；步骤
1.4
：单位时间内的相邻加速度差大于超范围门限时进行毛刺识别与处置，相邻加速度差不大于超范围门限时进行推力器点火或推力器熄火事件识别；步骤2：进行超范围事件的毛刺识别与处置；步骤
2.1
：设定单位时间内的相邻加速度差大于超范围门限时的滤波门限；步骤
2.2
：两次单位时间内的相邻加速度差超范围事件的时差小于滤波门限被判定为毛刺；步骤
2.3
：单位时间内的相邻单位时间内加速度差超范围事件为毛刺时，对单位时间内加速度差超范围时刻进行初始化，将单位时间内加速度差超范围时刻设为固定参考值；步骤
2.4
：单位时间内的相邻加速度差为非毛刺跳变时，对加速度差超范围时刻进行更新；步骤3：进行推力器点火或推力器熄火事件识别与处置；步骤
3.1
：在单位时间内相邻加速度差不大于超范围门限时，对当前时刻与超差时刻做差得到超范围持续时间；步骤
3.2
：设定超范围持续时间相对应的时差门限；步骤
3.3
：在单位时间内相邻加速度差出现1次跳变时，后续加速度差保持跳变后的稳定变化状态，持续时间处于时差门限范围内识别卫星为调轨时的推力器点火事件或推力器熄火事件，并自主对定轨滤波器进行初始化操作，同时自主对单位时间内加速度差超范围时刻进行初始化
。2.
根据权利要求1所述的卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法，其特征在于，所述步骤
1.3
中，以卫星最小推力器点火时单位时间内的加速度差值作为超范围门限
。3.
根据权利要求1所述的卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法，其特征在于，所述步骤
2.1
中，以卫星推力器最短点火时长的
1/2
作为毛刺事件的滤波门限
。4.
根据权利要求1所述的卫星调轨时定轨滤波器自主初始化方法，其特征在于，所述步骤
3.2
中，以卫星推力器最短点火时长的
1/2
作为时差门限的下限，以卫星发射时间与固定参考值的差值作为时差门限的上限
。5.
一种卫星调轨时定轨滤波器自主初始化系统，其特征在于，包括：模块
M1
：进行单位时间内的相邻加速度差超范围事件识别；模块
M1.1
：持续对导航接收机定位定轨后的相邻单点定位加速度做差，并除以相邻时间间隔，实时得到单位时间内的相邻加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军旗，韩炜楠，胡永勤，王震，李金环，袁牧野，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：