一种基于严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法与流程

本发明涉及航天器工程技术应用领域，具体涉及一种基于严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法。
背景技术：
：入轨的精确目标轨道捕获属于轨道控制领域。传统的入轨捕获，仅仅具有针对目标轨道根数、星下点轨迹等目标，或两者的结合。近地极轨轨道，能够涉及轨道具有良好的太阳同步特性和冻结特性。进而可以围绕空间轨迹重访的回归周期，优化设计一个严格回归轨道和相应的参考轨道采样点。参考轨道采样点具有明确的时间戳，且可以周期性重复使用。实际发射入轨时，发射时间、发射时刻或入射精度等因素造成的航天器与参考轨道之间存在偏差，需要姿轨控系统针对参考轨道，进行入轨的目标轨道精确捕获控制。目标，针对姿轨控系统回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法，尚未有公开的专利或论文等研究成果。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法，该方法能够克服实际发射入轨时存在发射时间、发射时刻或入轨精度造成的航天器与参考轨道之间偏差较大的问题，本发明针对参考轨道采样点的数据处理，根据发射入轨的实际状态确定与参考轨道采样点的初步匹配，参考轨道采样点的基准时间精确修正，确定轨道参数偏差，确定逐次目标控制形式的入轨精轨捕获等流程步骤，能够实现严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法，包括：对参考轨道采样点所对应的数据进行处理；确定入轨状态，使所述入轨状态与所述参考轨道采样点初步匹配；对参考轨道采样点的基准时间进行修正；确定轨道参数偏差，确定逐次目标控制形式的入轨精轨捕获。可选地，所述数据处理具体包括：所述数据包括与参考轨道采样点相对应的时间历元、wgs84地固系位置、速度pvref,wgs84，相邻两个采样点的时间间隔为t，量纲为秒，因此回归周期内第m+1个参考轨道采样点的时间可以由初始时间表述为tm+1＝t0+m*t；使用pvref,wgs84各组点的wgs84地固系z轴速度量vz，确定轨道的升降轨状态，vz>0为升轨，反之为降轨；将参考轨道采样点的wgs84地固系位置、速度转换为地理经纬度，量纲为度，将时间历元转换为儒略世纪数。可选地，参考轨道采样点的wgs84地固系位置、速度pvref,wgs84可以跨周期重复使用，每个回归周期时长均为k天，因此第n个回归周期内第m个参考轨道采样点的时间为tn,m+1＝t0+n*k*86400+m*t。可选地，还包括：将与所述采样点对应的wgs84地固系位置、wgs84地固系速度转换为与所述采样点相对应的地理经纬度；将与所述采样点相对应的时间历元转换为与所述采样点相对应的儒略世纪数。可选地，所述确定入轨状态，使所述入轨状态与所述参考轨道采样点初步匹配具体包括：根据实际入轨状态，使用gnss测量分系统的遥测数据，包括wgs84地固系位置、速度和时间历元，根据时间历元对应的儒略世纪数，可以在wgs84地固系pvgnss,wgs84(tgnss)和j2000.0惯性系pvgnss,j2000(tgnss)之间进行坐标转化；根据卫星入轨点的地理经纬度，可以计算入轨点与参考轨道采样点各点的地理经度差和纬度差；考虑物理意义，极轨轨道优先考虑经度差最小，使用冒泡法将经度差按升序排序，同时结合入轨点的升降轨状态结合参考轨道采样点升降轨状态，确定初步匹配的参考轨道采样点序号n。可选地，所述对参考轨道采样点的基准时间进行修正具体包括：根据采用的gnss遥测的时间tgnss转换到儒略世纪数tjc；修正参考轨道采样点的基准时间，记待确定的初始儒略世纪数tjc0，及历元对应儒略世纪数tjc(i),i＝1,2,…；根据上文分析，以地理经纬度双变量寻优确定的参考轨道采样点目标点及组别n，可以利用时间差公式进行基准时间的初步修正，具体采用如下公式进行计算：tjc-tjc0＝tjc(n)-tjc(1)tjc0＝tjc-tjc(n)+tjc(1)基于经度差δλ寻优的基础之上，补偿纬度差δφ对应的时间修正项；使用pvgnss,wgs84(tgnss)的z轴坐标系作为升降轨的判定依据，dt＝sign(vz)*δφ/n，轨道角速度n量纲取°/s；初始儒略世纪数取值tjc*＝tjc0+dt/86400/36525。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点之一：本方法能够克服实际发射入轨时存在发射日期、发射时刻或入轨精度造成的航天器与参考轨道之间偏差较大的问题，本发明的新方法针对参考轨道采样点的数据处理；根据发射入轨的实际状态确定与参考轨道采样点的初步匹配；参考轨道采样点的基准时间精确修正；确定轨道参数偏差，确定逐次目标控制形式的入轨精轨捕获等流程步骤，能够实现严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获。附图说明图1是本发明的严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法流程图；图2是严格回归空间轨道网的星下点轨迹示意；图3是参考轨道采样点的跨周期重复使用示意；图4是入轨状态的基准时间修正示意。具体实施方式以下结合附图1至4和具体实施方式对本发明提出的基于严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法、系统及计算机可读存储介质作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者现场设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者现场设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者现场设备中还存在另外的相同要素。实施例一：请参阅图1-4所示，本实施例提供的一种基于严格回归轨道空间轨迹网的入轨精轨捕获方法，包括：对参考轨道采样点所对应的数据进行处理；确定入轨状态，使所述入轨状态与所述参考轨道采样点初步匹配；对参考轨道采样点的基准时间进行修正；确定轨道参数偏差，确定逐次目标控制形式的入轨精轨捕获。可选地，所述数据处理具体包括：所述数据包括与所述参考轨道采样点相对应的时间历元、wgs84地固系位置、速度pvref,wgs84，相邻两个采样点的时间间隔为t，量纲为秒，因此回归周期内第m+1个参考轨道采样点的时间可以由初始时间表述为tm+1＝t0+m*t；使用pvref,wgs84各组点的wgs84地固系z轴速度量vz，确定轨道的升降轨状态，vz>0为升轨，反之为降轨，请参阅表1所示。表1严格回归的参考轨道采样点文件示意(k＝7,t＝360s)序号时刻(utc)x(m)y(m)z(m)vx(m/sec)vy(m/sec)vz(m/sec)升降轨状态12015-10-10:00:00-1037494.414-22744.5417032718.87723.0258867489.84872927.619816升轨22015-10-10:06:00-887189.6392635564.346544026.004606.7554026955.661302-2710.142437降轨32015-10-10:12:00-482532.6174908295.7185127636.4871050.6947455415.057586-5064.514326降轨………………………………………………16792015-10-723:48:00-513005-49308335100987-1014.575394.6545095.89升轨16802015-10-723:54:00-903516-26631066530086-561.5116944.9342748.659升轨将参考轨道采样点的wgs84地固系位置、速度转换为地理经纬度，量纲为度，将时间历元转换为儒略世纪数，请参阅表2所示。表2参考轨道采样点对应的地理经纬度序号时刻(utc)经度λ((°)纬度φ(°)历元对应儒略世纪数12015-10-10:00:00181.25586941200781.6060427872241tjc(1)22015-10-10:06:00108.60437889436266.9769480629013tjc(2)32015-10-10:12:0095.614683654756246.1143757428823tjc(3)…………………………16792015-10-723:48:00264.06030244609645.8175814140601tjc(1679)16802015-10-723:54:00251.25938568451066.7007286258507tjc(1680)可选地，参考轨道采样点的wgs84地固系位置、速度pvref,wgs84可以跨周期重复使用，每个回归周期时长均为k天，因此第n个回归周期内第m个参考轨道采样点的时间为tn,m+1＝t0+n*k*86400+m*t。可选地，还包括：将与所述采样点对应的wgs84地固系位置、wgs84地固系速度转换为与所述采样点相对应的地理经纬度；将与所述采样点相对应的时间历元转换为与所述采样点相对应的儒略世纪数。可选地，所述确定入轨状态，使所述入轨状态与所述参考轨道采样点初步匹配具体包括：根据实际入轨状态，使用gnss测量分系统的遥测数据，包括wgs84地固系位置、速度和时间历元，根据时间历元对应的儒略世纪数，可以在wgs84地固系pvgnss,wgs84(tgnss)和j2000.0惯性系pvgnss,j2000(tgnss)之间进行坐标转化；根据卫星入轨点的地理经纬度，可以计算入轨点与参考轨道采样点各点的地理经度差和纬度差。考虑物理意义，极轨轨道优先考虑经度差最小，使用冒泡法将经度差按升序排序，同时结合入轨点的升降轨状态结合参考轨道采样点升降轨状态，确定初步匹配的参考轨道采样点序号n，请参阅表3所示。表3使用入轨点与参考轨道采样点的偏差寻优可选地，所述对参考轨道采样点的基准时间进行修正具体包括：根据采用的gnss遥测的时间tgnss转换到儒略世纪数tjc；修正参考轨道采样点的基准时间，记待确定的初始儒略世纪数tjc0，及历元对应儒略世纪数tjc(i),i＝1,2,…。根据上文分析，以地理经纬度双变量寻优确定的参考轨道采样点目标点及组别n，可以利用时间差公式进行基准时间的初步修正tjc-tjc0＝tjc(n)-tjc(1)tjc0＝tjc-tjc(n)+tjc(1)基于经度差δλ寻优的基础之上，补偿纬度差δφ对应的时间修正项。使用pvgnss,wgs84(tgnss)的z轴坐标系作为升降轨的判定依据，dt＝sign(vz)*δφ/n，轨道角速度n量纲取°/s；初始儒略世纪数取值tjc*＝tjc0+dt/86400/36525。所述确定轨道参数偏差，确定逐次目标控制形式的入轨精轨捕获包含以下：确定基准时间的初始儒略世纪数tjc*后，进行如下两类数据处理：遥测历元tjc、wgs84地固系位置、速度pvgnss,wgs84(tgnss)→j2000.0惯性系位置、速度pvgnss,j2000(tgnss)→j2000.0惯性系轨道瞬根oegnss,shun→j2000.0惯性系轨道平根oegnss,ping；获取目标轨道的轨道参数，基于tjc*和目标点组别序号n→目标参考轨道采样点的时间tjc*+n*t/86400/36525→结合目标参考轨道采样点的wgs84地固系位置、速度pvref,wgs84(n)→j2000.0惯性系位置、速度pvref,j2000(n)→目标轨道的j2000.0惯性系轨道瞬根oeref,shun→目标轨道的j2000.0惯性系轨道平根oeref,ping；联合oegnss,ping和oeref,ping作轨道控制，进行逐次的目标轨道捕获控制，重复上述控制操作逼近目标轨道，即为“逐次目标控制形式”。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。当前第1页1 2 3 

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