基于SGP4模型的低軌道航天器軌道預(yù)報方法研究.pdf

1、未來航天器將向具有高度自主管理、自主決策和自主運行能力的方向發(fā)展。本文著眼于我國區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，對低軌道航天器自主導(dǎo)航方案進行了研究。提出了利用GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)片段和SGP4模型進行航天器軌道自主預(yù)報的方法。采用歷元狀態(tài)濾波建立了星上自主中長期軌道預(yù)報方法，并以太陽同步軌道衛(wèi)星為例對算法進行了仿真驗證。本文具體工作包括：
　　首先，分析了NORAD雙行元軌道預(yù)報模型，并給出了模型分類和執(zhí)行效率比較。給出了SGP4解析軌道模型的具體

2、形式，分析了雙行元初值的選取方法。并以5種典型軌道為例研究了SGP4的模型誤差。仿真表明：SGP4模型運算速度快，滿足低軌道航天器軌道預(yù)報精度的要求。
　　其次，研究了歷元狀態(tài)濾波算法，分析其工作原理，并推導(dǎo)出了狀態(tài)方程和測量方程。設(shè)計了基于歷元狀態(tài)濾波的軌道預(yù)報方案，以太陽同步軌道為例生成基準軌道，并進行了雙行元修正和中長期軌道預(yù)報仿真。歷元狀態(tài)濾波從較大的初始位置誤差到穩(wěn)態(tài)值所用的時間較短，收斂較快，當數(shù)據(jù)較少時也能較快收斂，

3、能夠滿足中等預(yù)報精度的要求。
　　最后，針對低軌道航天器區(qū)域?qū)Ш降奶攸c，基于SGP4模型和歷元狀態(tài)濾波理論設(shè)計了導(dǎo)航方案：在導(dǎo)航區(qū)域內(nèi)，基于GPS的軌道確定系統(tǒng)提供實時軌道信息，同時將實時軌道信息用于SGP4模型初值的實時修正；在導(dǎo)航區(qū)域外，由基于SGP4模型的軌道預(yù)報系統(tǒng)提供實時軌道預(yù)報信息。并對該方案進行了仿真驗證，研究了低軌道航天器區(qū)域?qū)Ш降能壍李A(yù)報效果。
　　基于SGP4模型和歷元狀態(tài)濾波理論的區(qū)域?qū)Ш杰壍李A(yù)報方法運