专利名称：一种大偏心率轨道的星上快速高精度外推方法
技术领域：
本发明涉及一种大偏心率轨道的星上方法，属于卫星轨道技术领域。
背景技术：
航天器在空间的运动轨迹称为航天器的轨道，通过高精度的外推计算可以得到航天器在过去、当前和未来一段时间内任一时刻的运动状态。火星探测器处于星际飞行，飞行距离最大达到4亿公里，相比地球卫星和月球探测器，火星探测器面临星地距离远、时延大和长时间日凌等问题，火星探测器对GNC的自主性提出了更高要求。因此，星上高精度轨道计算和轨道外推非常重要。求解卫星轨道动力学方程主要有数值法和解析法两种方法。数值方法解算精度高，但存在计算量大以及星上计算机复位或切机时数值积分将会中断的弊端；由于火星探测器任务轨道为大偏心率(e > O. 6)椭圆轨道，解析方法也不适用。目前有 文献利用精密轨道提供的探测器位置拟合切比雪夫多项式系数，进而实现圆轨道的星上轨道计算，但该方法用于大偏心率椭圆轨道时将会带来较大的拟合误差。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提出一种大偏心率轨道的星上快速高精度外推方法，解决原来星上轨道外推算法拟合误差大的问题，从而提高星上轨道外推计算的精度。本发明的技术解决方案是一种大偏心率轨道的星上快速高精度外推方法，所述大偏心率指e > O. 6的椭圆轨道，包括以下步骤(I)在地面求解大偏心率椭圆轨道的精密轨道与二体轨道的X，Y，Z三轴位置差，之后利用切比雪夫多项式拟合法拟合得到切比雪夫多项式系数；所述精密轨道是指卫星实际运行的轨道，由地面测轨提供，二体轨道是指卫星只受目标天体中心引力作用下的理想轨道，由理论计算得到；所述拟合过程求解如下(I. I)首先将时间t e [to, At]变换成τ e [-1，I],变换公式为Γ = "Ζ "(卜,。)_1，t e [to，t0+At](I)其中h为开始历元，At为拟合时间区间的长度，τ为标准化的时间变量；(I. 2)将大偏心率椭圆轨道的精密轨道与二体轨道的三轴位置差的X，Y，Z分量采用如下切比雪夫多项式表示
耶)=1 7: (O
=0< 冲)=
/=O
ZiO^CzTi(T)
L -O(2 )
三轴速度差X, Y,之分量表示为
权利要求
1.一种大偏心率轨道的星上快速高精度外推方法，所述大偏心率指e > O. 6的椭圆轨道，其特征在于它包括以下步骤 (I)在地面求解大偏心率椭圆轨道的精密轨道与二体轨道的X，Y，Z三轴位置差，之后利用切比雪夫多项式拟合法拟合得到切比雪夫多项式系数；所述精密轨道是指卫星实际运行的轨道，由地面测轨提供，二体轨道是指卫星只受目标天体中心引力作用下的理想轨道，由理论计算得到；所述拟合过程求解如下 (I· I)首先将时间t e [t0, t0+ Δ t]变换成τ e [-1,1],变换公式为
全文摘要
一种大偏心率轨道的星上快速高精度外推方法，火星探测器任务轨道为大偏心率(e＞0.6)椭圆轨道，采用数值积分方法，要做到较高精度的轨道计算，需要考虑较高阶次的火星形状摄动以及其他各种摄动因素影响，从而导致计算量较大，若星上计算机复位或切机，数值积分方法将会中断；解析法只适用于偏心率较小(e＜0.6)的椭圆轨道；利用精密轨道提供的探测器位置拟合切比雪夫多项式系数，将会带来较大的拟合误差。本发明通过引入精密轨道与二体轨道的位置差，利用位置差拟合切比雪夫多项式系数，可以很好地解决大偏心率椭圆轨道的星上轨道计算问题，计算量�。揖雀摺�
文档编号G01C21/20GK102878997SQ20121040915
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者黄翔宇, 胡少春, 王大轶, 张斌 申请人:北京控制工程研究所
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