【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天器姿态确定与控制，具体涉及一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法及其估计系统。
技术介绍
1、随着卫星产业的发展，低地球轨道(leo)上安装高分辨率光学系统推动了地球遥感数据的商业化。为实现高分辨率遥感任务的实现，需要卫星运行在一类特殊的太阳同步回归冻结轨道上。这类专门的轨道可以保证降交点地方时相同，对同一地球表面区域进行图像拍摄时具有相似的照明条件。且遥感轨道一般设计为固定天数的回归轨道，可实现固定周期对同一区域的回访，同时冻结轨道需要最好是尽量减小甚至避免轨道近地点幅角的长期变化，保证回访时距离地面的高度一致，对于insar任务的sar卫星具有重要作用。
2、现有的轨道控制方法一般为极限环控制，与标称轨迹进行相位、经度、或者半长轴的偏置，通过半长轴的衰减实现对标称轨迹的面内跟踪。在控制方程中不可避免地需要估计半长轴的衰减速率即da/dt，从而正确给出控制周期以及偏置量设计，而da/dt主要由大气阻力决定。基于不同估计值的da/dt的机动之后，回归的经度偏差大有不同。da/dt的估计越准确，卫星给出的机动量就更准确，实际的机动周期就越接近理想的周期，从而最小化所需机动的次数。
3、现有的卫星半长轴衰减估计方法主要有：
4、数值模拟法：利用数值模拟软件对卫星在轨道中的运动进行模拟，计算出轨道半长轴的变化率。
5、经验公式法：根据历史数据和经验公式，估计卫星在轨道中的大气阻力和重力摄动对轨道半长轴的影响，计算出其衰减速率。
6、统计分析法：通过对一组
7、以上的方法一般不适用于在轨实现，且随着近地空间的太阳活动益发频繁，气动阻力会发生变化，且由于卫星姿态的不同，迎风面积发生变化，所以卫星实时高精度的在轨半长轴估计对高精度回归轨道的控制非常重要。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，用以解决现有技术中不能在轨实现回归冻结轨道半长轴衰减速率估计的问题。
2、本专利技术提供一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计系统，用以实现一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法。
3、本专利技术通过以下技术方案实现：
4、一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，所述估计方法包括以下步骤：
5、步骤1：对标称回归轨道的降交点经度及标称轨道周期进行标注；
6、步骤2：对gnss数据进行有效性判断，若有效将计算后的数据放入步骤1标注后的数据，若无效则返回；
7、步骤3：基于步骤2的gnss数据的有效性判断，计算相应圈数的交点周期与以及标称轨道周期；
8、步骤4：将步骤3计算得到相应圈数的交点周期与以及标称轨道周期做差，并通过周期差通过最小二乘计算周期变化率；
9、步骤5：对步骤4的周期变化率做加权滤进行计算；
10、步骤6：通过步骤5的周期变化率计算半长轴衰减变化率；
11、步骤7：对步骤6的半长轴衰减变化率做阈值判断，如果超差则清零，置状态字为无效，如果不超差，则将计算出的衰减率状态字置为有效。
12、进一步的，n圈所述标称回归轨道的降交点经度为lon_ref[n]，n圈所述标称轨道周期为period_ref[n]。
13、进一步的，所述步骤2具体为，首先将gnss输出的地固系位置速度转换成经度，并记录经度数据以及当前时刻的gnss输出的位置时间数据；
14、根据gnss 输出的地固系下的位置gnss输出的地固系z轴由正变负时通过前后两帧的经度计算实际的降交点经度，判断当前经度与上注的经度差最小确定当前轨道圈数m；
15、之后将计算的降交点经度存入lon_rel[n]、过降交点的时刻time_dn[n]，通过两个时刻作差得到交点周期period_rel[n]相对应的数组中。
16、进一步的，所述速度转换成经度具体为，计算卫星的经度：
17、
18、其中，是卫星的位置矢量的分量。
19、进一步的，所述步骤3具体为，判断推力器是否点火，如果点火，计算当前圈数m与上一次有效圈数n的间隔i，如大于设定最小计算间隔则进行下一步计算，且将当前圈数记录为计算有效圈数即n =m；如不满足计算间隔则将上一次有效计算的圈数设置为当前圈数后n =m返回。如果推力器一直未点火，则计算当前圈数m与上次有效圈数n的差，超过设定阈值进行下一步计算，且将当前圈数记录为上次计算有效圈数n=m。
20、进一步的，所述步骤5具体为，
21、（1）
22、其中，为周期变化率，为滤波系数，为滤波初始值。
23、进一步的，所述步骤6具体为，
24、（2）
25、其中，为半长轴衰减率，为轨道周期，为地球半径，为轨道半长轴。
26、一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计系统，所述估计系统使用如上述的在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，所述估计系统包括标注模块、计算模块和判断模块；
27、标注模块：对标称回归轨道的降交点经度及标称轨道周期进行标注；
28、计算模块：对gnss数据进行有效性判断，若有效将计算后的数据放入步骤1标注后的数据，若无效则返回；
29、基于gnss数据的有效性判断计算相应圈数的交点周期与以及标称轨道周期；
30、将计算得到相应圈数的交点周期与以及标称轨道周期做差，并通过周期差通过最小二乘计算周期变化率；
31、对周期变化率做加权滤进行计算；
32、通过周期变化率计算半长轴衰减变化率；
33、判断模块：对半长轴衰减变化率做阈值判断，如果超差则清零，置状态字为无效。
34、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。
35、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
36、本专利技术的有益效果是：
37、本专利技术能够实现半长轴衰减速率的在轨自主计算，提高轨道控制的精度，实现轨道的高精度回访，具有较大的工程意义。
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1.一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述估计方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，N圈所述标称回归轨道的降交点经度为Lon_ref[N]，N圈所述标称轨道周期为Period_ref[N]。
3.根据权利要求2所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述步骤2具体为，首先将GNSS输出的地固系位置速度转换成经度，并记录经度数据以及当前时刻的GNSS输出的位置时间数据；
4.根据权利要求3所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述速度转换成经度具体为，计算卫星的经度，
5.根据权利要求3所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述步骤3具体为，判断推力器是否点火，如果点火，计算当前圈数m与上一次有效圈数n的间隔i，如大于设定最小计算间隔则进行下一步计算，且将当前圈数记录为计算有效圈数即n =m；如不满足计算间隔则将上一次有效计算的圈数设置为当前圈数后n =m返回；如果推力器一直未点火，则计算当
6.根据权利要求1所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述步骤5具体为，
7.根据权利要求6所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述步骤6具体为，
8.一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计系统，其特征在于，所述估计系统使用如权利要求1-7任一所述的在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，所述估计系统包括标注模块、计算模块和判断模块；
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述估计方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，n圈所述标称回归轨道的降交点经度为lon_ref[n]，n圈所述标称轨道周期为period_ref[n]。
3.根据权利要求2所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述步骤2具体为，首先将gnss输出的地固系位置速度转换成经度，并记录经度数据以及当前时刻的gnss输出的位置时间数据；
4.根据权利要求3所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述速度转换成经度具体为，计算卫星的经度，
5.根据权利要求3所述一种在轨回归冻结轨道半长轴衰减速率估计方法，其特征在于，所述步骤3具体为，判断推力器是否点火，如果点火，计算当前圈数m与上一次有效圈数n的间隔i，如大于设定最小计算间隔则进行下一步计算，且将当前圈数记录为计算有效圈数即n =m；如不满足计算间隔则将上一次有效计算的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨曼，夏开心，马维良，隋思琪，石丽丽，董旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工大卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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