【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，属于卫星高精度轨道确定与控制。
技术介绍
1、随着编队卫星在轨应用需求的进一步提高，以往的轨道设计和保持控制已经不能满足高复杂应用对卫星轨道控制精度以及自主化水平提出了更高的需求。严格回归轨道是针对近年来卫星重轨对地观测任务提出的一种新的轨道设计和控制思想。严格回归轨道在设计上的特点是在一个回归周期内，卫星的空间轨迹在初始状态与末端状态完全一致，从而实现了严格回归。卫星在穿越严格回归参考轨道切轨平面时，偏离轨迹坐标系原点的偏差即为当前参考点的管道偏差。以往使用轨道六根数进行卫星轨道确定的方法已经不能适用于进行管道偏差的分析，迫切需要一种准确可靠的严格回归轨道管道偏差计算方法。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，以往使用轨道六根数进行卫星轨道确定的方法已经不能适用于进行管道偏差分析的问题，提出了一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法。
2、本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
3、一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，包括：
4、采集卫星实测轨道状态序列信息及参考轨道状态序列信息；
5、对当前参考轨道点的参考轨道序列时间进行回归周期向前递推，找到距离卫星实测轨道状态序列信息的预选时间点距离最近的参考轨道点；
6、以参考轨迹点作为原点，建立编队坐标系，计算卫星于预选时间点时在编队坐标系下的相对位置矢量；>
7、根据相对位置矢量计算得到卫星在实测轨道下从预选时间点的位置运行至参考轨道点所需的运行递推时间，并通过运行递推后轨道点对应的轨道状态序列信息，并计算运行递推后轨道点在以参考轨迹点为原点的轨迹坐标系下的相对位置矢量；
8、遍历实测轨道下所有卫星实测轨道状态序列信息中预选时间点，获取各预选时间点对应的运行递推后轨道点在以参考轨迹点为原点的轨迹坐标系下的相对位置矢量；
9、由所有运行递推后轨道点在以参考轨迹点为原点的轨迹坐标系下的相对位置矢量中，获取双坐标信息组成二维矢量序列，进行椭圆拟合后获取最小外接圆半径作为卫星的管道偏差。
10、所述卫星实测轨道状态序列信息包括时间ti，三维位置[xi,yi zi]，三维速度[vxi,vyi,vzi]；参考轨道状态序列信息包括时间tci，三维位置[xci,yci,zci]，三维速度[vxci,vyci,vzci]；i＝1,2,3…n；卫星实测轨道状态序列信息及参考轨道状态序列信息均为一个回归周期内的参数信息；
11、于预选时间点确定时，于卫星实测轨道上选取距离预选时间点最近的参考轨道点pc，确定参考轨道点pc在参考轨道上的对应参考轨道时间tcj。
12、根据参考轨道点pc的参考轨道时间tcj、预选时间点ti的比较结果，对时间不足情况下的参考轨道点pc的参考轨道时间tcj，按照整回归周期向前递推，分别确定需要向前递推的回归周期数n：
13、n＝fix((ti-tcj)/t)
14、式中，t为回归周期，n为需要向前递推的回归周期数，fix()操作表示对计算的数值结果取整。
15、确定需要向前递推的回归周期数n后，于参考轨道点序列中选取需要瞄准的参考轨道点，方法为：
16、m＝fix(((ti-tcj)-n*t)/ts)+1
17、式中，ts为相邻严格回归轨道参考点的时间间隔，m表示参考轨道点序列中的第m个点，即需要瞄准的参考轨道点。
18、所述编队坐标系oxyz，以地心e至原点的矢量方向作为ox轴，主星轨道平面内设置oy轴，指向飞行方向为ox轴，oz轴与ox轴、oy轴满足右手定则，预选时间点ti时刻，卫星在编队坐标系下的相对位置矢量记为r1(rhx1，rhy1，rhz1)。
19、所述相对位置矢量r1的计算方法为：
20、
21、式中，参考轨道点为pc点在惯性坐标系下的位置矢量，为pc点在惯性坐标系下的速度矢量，为ps点在惯性坐标系下的位置矢量，为ps点在惯性坐标系下的速度矢量，ai2b为惯性系到编队坐标系的转换矩阵。
22、所述运行后轨道点ps对应的轨道状态序列信息包括时间tk，三维位置[xk,yk,zk]，三维速度[vxk,vyk,vzk]；运行后轨道点ps在以pc为原点的轨迹坐标系下的相对位置矢量为ri(rgjxi，rgjyi，rgjzi)；
23、卫星在实测轨道下从预选时间点的位置运行至参考轨道点所需的运行时间△t的计算方法为：
24、
25、式中，分子为相对位置在hy方向的投影rhy1，分母为速度矢量的模
26、根据运行后轨道点ps的时刻ti+△t时刻的卫星轨道根数[a,e,i,ω,ω,m+n*δt]，转换获取运行后轨道点ps的轨道状态序列信息[xsi,ysi,zsi]和[vxsi,vysi,vzsi]，计算在以为原点的轨迹坐标系下的相对位置矢量方法为：
27、
28、式中，为pc点在地固坐标系下的位置矢量，为pc点在地固坐标系下的速度矢量，为ps点在地固坐标系下的位置矢量，为ps点在地固坐标系下的速度矢量。
29、所有卫星实测轨道状态序列信息中预选时间点对应的运行递推后轨道点在以参考轨迹点为原点的轨迹坐标系下的相对位置矢量的计算方法相同，各预选时间点选取时考虑参考轨道时间间隔，无轨道控制情况下，实测轨道与参考轨道相同，有轨道控制情况下，实测轨道小于参考轨道。
30、所述将n个相对位置矢量的xgj和zgj坐标组成二维矢量序列，将此二维序列做椭圆拟合，利用待定系数法数值拟合获取椭圆的一般方程：
31、ax2+bxy+cy2+dx+ey+f＝0
32、记α＝[a,b,c,d,e,f]t，x＝[x2,xy,y2,x,y,1]t，采用椭圆最小二乘适配法，求解α＝[a,b,c,d,e,f]t；
33、求解后绘制椭圆曲线，并在xgjogjzgj坐标系内，以原点为圆心，画出椭圆曲线的外接圆，以最小外接圆半径作为卫星的管道偏差。
34、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
35、(1)本专利技术提供的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，能够根严格回归轨道的的特点，基于参考轨迹坐标系和切轨平面对齐来进行单点管道偏差确定，还能够对至少一轨的数据进行计算和曲线拟合，并用拟合后的最大偏差作为卫星的管道偏差，从而进行卫星严格回归精度的综合分析。该方法有效克服了单点管道偏差计算的局限性，同时由于采用了曲线拟合的方法能够抑制单点错误数据对管道偏差计算的影响，使得计算结果更为准确可靠；
36、(2)本专利技术过程明确，工程可实现性强：结合轨道变化的实际情况，避免了切轨对齐过程的轨道递推计算量，具备良好的工程可实现性，同时方法抗干扰能力强，确定结果准确可靠：曲线拟合过程避免了单拍或者部分轨道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
10.根据权利要求2所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种严格回归轨道卫星的管道偏差全轨拟合方法，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：杜耀珂，孙俊，岳杨，陈桦，李桂存，王嘉轶，刘美师，何煜斌，杨盛庆，王禹，完备，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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