一种星上自主测运控方法技术

本发明专利技术提供了一种星上自主测运控方法及系统，其中方法包括：选择低优先级空闲任务；获取上注的测站信息表，得到使能的测控站点信息；获取轨道预报数据，进行轨道外推实时计算；基于卫星

【技术实现步骤摘要】
一种星上自主测运控方法、系统、星务计算机终端及介质


[0001]本专利技术涉及卫星在轨运行期间的测运控管理
，具体地，涉及一种星上自主测运控方法
、
系统
、
星务计算机终端及介质
。

技术介绍

[0002]传统卫星测运控采用星历地面仿真
、
定期上注的传统测运控管理模式，地面根据轨道预报数据和地面站点信息，进行地面仿真，计算出可用站点的出入境时刻
。
因为轨道数据的误差，需要地面定期进行计算和上注星历，存在大规模星座组网卫星的在轨运控难题
。。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种星上自主测运控方法
、
系统
、
星务计算机终端及介质
。
[0004]根据本专利技术的一个方面，提供了一种星上自主测运控方法，包括：
[0005]在系统
IDLE
进程中进行自主测运控星历计算，选择卫星优先级最低的空闲任务；
[0006]获取上注的测站信息表，得到使能的测控站点信息；
[0007]获取轨道预报数据，进行轨道外推实时计算，获得
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置；
[0008]基于卫星的低优先级空闲任务
、
使能的测控站点信息以及
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置，得到卫星
、
地面测控站
、
地球三者之间的空间几何关系，计算地面测控站仰角在一定角度情况下的测控可视弧段以及出入境的时间及测控站点信息，得到自主星历计算结果；
[0009]根据所述自主星历计算结果，更新测控星历表以及星历遥测信息，获得自主规划信息并通过遥测包下传地面，完成星上自主测运控计算
。
[0010]优选地，所述获取轨道预报数据，进行轨道外推实时计算，获得
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置，包括：
[0011]基于轨道模块星上
GNSS
接收机获取轨道实时数据，得到轨道预报数据；
[0012]根据自主计算函数给出时间参数
time_v
值，进行圆轨道外推计算；
[0013]根据当前时刻的转换矩阵，将
J2000
惯性坐标系下的轨道位置转换到
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置
。
[0014]优选地，所述根据自主计算函数给出时间参数
time_v
值，进行圆轨道外推计算，包括：
[0015]令地心引力常数
GM
＝1；
[0016]长度单位采用人卫长度单位，1人卫长度单位＝
6378137m
；
[0017]时间单位采用人卫时间单位，时间单位采用人卫时间单位，
[0019]二阶带谐项系数
J2＝
1.08263
×
10
‑3；
[0020]其中，
R
e
为地球半径向量，
μ
为地球引力常数；
[0021]在给定
J2000
坐标系中的初始轨道平根数
t0；的前提下，给出简化的外推模型，其中，
t0为初始轨道平根数时刻，为第一类无奇点轨道平根数，其中，分别对应开普勒轨道根数的半长轴
、
轨道倾角和升交点赤经，后三个根数为计算过程中间变量，定义为：经，后三个根数为计算过程中间变量，定义为：式中，分别对应开普勒根数的偏心率
、
近地点幅角和平近点角；
[0022]如下所述：
[0023]利用
t0时刻的平根数计算
t
时刻的平根数
[0024][0025][0026]式中，为轨道角速度，
T
为
t0时刻到
t
时刻转换过的角度，其中
Ω1、
ω1、M1、
λ1＝
M1+
ω1为计算过程中的中间变量，平根数的一阶长周期变化项，
J2＝
1.08263
×
10
‑3为地球引力场摄动常数；
[0027]利用
t
时刻的平根数计算
t
时刻的瞬时根数
σ
：
[0028][0029]Δσ
s
为计算过程中的中间变量，其表达式如下：
[0030][0031]式中，
Δ
a
s
，
Δ
i
s
，
ΔΩ
s
，
Δξ
s
，
Δη
s
，
Δλ
s
为瞬时轨道平根数的短周期变化项；参数分别对应开普勒轨道根数的半长轴
、
轨道倾角
、
升交点赤经，
Δξ
s
，
Δη
s
，
Δλ
s
为中间计算变量；
[0032]利用
t
时刻的瞬时根数
σ
计算
t
时刻的卫星在
J2000
坐标系下的位置和速度
[0033][0034][0035]式中，
u
为纬度幅角，计算过程中的中间变量
r
，
Ω
，
Ω
′
，
p
的表达式如下所示；
[0036][0037]u
的计算方法如下：
[0038][0039]ω
＝
atan2(
‑
η
,
ξ
)
[0040]M
＝
λ
‑
ω
[0041][0042]u
＝
ω
+f
[0043]式中，
e
为偏心率，
ω
为近地点幅角，
M
为平近点角，
f
为真近点角，
atan2
表示二维反正切函数；
[0044]当
t
小于
t0，即向
t0时间以前进行轨道外推
。
[0045]优选地，所述计算地面测控站仰角在一定角度情况下的测控可视弧段以及出入境的时间及测控站点信息，包括：
[0046]将每轨星历计算划分为4个子阶段，包括：预入境阶段
、
精入境阶段
、
预出境阶段和精出境阶段；
[0047]在预入境阶段：首次自主计算以当前星上时为起点，完成4轨自主规划计算；以后每次规划以第4轨的出境时刻为起点，以设定时间间隔向后递推计算，根据测控站点信息，对使能的各个测控站点，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种星上自主测运控方法，其特征在于，包括：在系统
IDLE
进程中进行自主测运控星历计算，选择卫星优先级最低的空闲任务；获取上注的测站信息表，得到使能的测控站点信息；获取轨道预报数据，进行轨道外推实时计算，获得
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置；基于卫星的低优先级空闲任务
、
使能的测控站点信息以及
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置，得到卫星
、
地面测控站
、
地球三者之间的空间几何关系，计算地面测控站仰角在一定角度情况下的测控可视弧段以及出入境的时间及测控站点信息，得到自主星历计算结果；根据所述自主星历计算结果，更新测控星历表以及星历遥测信息，获得自主规划信息并通过遥测包下传地面，完成星上自主测运控计算
。2.
根据权利要求1所示的星上自主测运控方法，其特征在于，所述获取轨道预报数据，进行轨道外推实时计算，获得
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置，包括：基于轨道模块星上
GNSS
接收机获取轨道实时数据，得到轨道预报数据；根据自主计算函数给出时间参数
time_v
值，进行圆轨道外推计算；根据当前时刻的转换矩阵，将
J2000
惯性坐标系下的轨道位置转换到
WGS84
轨道坐标系下的轨道位置
。3.
根据权利要求2所示的星上自主测运控方法，其特征在于，所述根据自主计算函数给出时间参数
time_v
值，进行圆轨道外推计算，包括：令地心引力常数
GM
＝1；长度单位采用人卫长度单位，1人卫长度单位＝
6378137m
；时间单位采用人卫时间单位，1人卫时间单位＝二阶带谐项系数
J2＝
1.08263
×
10
‑3；其中，
R
e
为地球半径向量，
μ
为地球引力常数；在给定
J2000
坐标系中的初始轨道平根数的前提下，给出简化的外推模型，其中，
t0为初始轨道平根数时刻，为第一类无奇点轨道平根数，其中，分别对应开普勒轨道根数的半长轴
、
轨道倾角和升交点赤经，后三个根数为计算过程中间变量，定义为：三个根数为计算过程中间变量，定义为：式中，分别对应开普勒根数的偏心率
、
近地点幅角和平近点角；如下所述：利用
t0时刻的平根数计算
t
时刻的平根数时刻的平根数
式中，为轨道角速度，
T
为
t0时刻到
t
时刻转换过的角度，其中
Ω1、
ω1、M1、
λ1＝
M1+
ω1为计算过程中的中间变量，平根数的一阶长周期变化项，
J2＝
1.08263
×
10
‑3为地球引力场摄动常数；利用
t
时刻的平根数计算
t
时刻的瞬时根数
σ
：
Δσ
s
为计算过程中的中间变量，其表达式如下：式中，
Δ
a
s
，
Δ
i
s
，
ΔΩ
s
，
Δξ
s
，
Δη
s
，
Δλ
s
为瞬时轨道平根数的短周期变化项；参数分别对应开普勒轨道根数的半长轴
、
轨道倾角
、
升交点赤经，
Δξ
s
，
Δη
s
，
Δλ
s
为中间计算变量；利用
t
时刻的瞬时根数
σ
计算
t
时刻的卫星在
J2000
坐标系下的位置和速度坐标系下的位置和速度坐标系下的位置和速度式中，
u
为纬度幅角，计算过程中的中间变量
r
，
Ω
，
Ω
′
，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱昊，丁宇池，周航琪，李泠霏，寻瑞祺，蒙杰，戴理裔，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：