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申请/专利权人：中国人民解放军32021部队

摘要：本发明公开了一种基于天地基联合观测的卫星定轨方法及装置，该方法包括：获取天地基联合观测信息；基于天地基联合观测信息，确定出目标卫星定轨信息；目标卫星定轨信息包括第一目标卫星定轨信息、第二目标卫星定轨信息和第三目标卫星定轨信息；对目标卫星定轨信息进行评估处理，得到目标卫星定轨评估信息。

主权项：1.一种基于天地基联合观测的卫星定轨方法，其特征在于，所述方法包括：101获取天地基联合观测信息；102基于所述天地基联合观测信息，确定出目标卫星定轨信息，包括：对所述天地基联合观测信息进行模型构建，得到天地基联合观测模型信息，包括：先构建卫星运动学方程与卫星观测方程，再将两者相结合构建天地基联合观测模型信息；所述卫星观测方程： 式中，ρSTAi、ρLEOi和ρISLi分别为在时刻ti的星地观测数据、星载观测数据和星间测距数据，ξSTAi、ξLEOi和ξISLi分别为星地观测数据、星载观测数据和星间测距数据对应的观测噪声，PSTAi、PLEOi和PISLi分别为星地观测数据、星载观测数据和星间测距数据对应的权矩阵；ti为各类观测数据归算后的解算时刻；xGNSSi为在时刻ti的导航卫星轨道相关状态参数；xSTAi为地面监测站相关状态参数；xLEOi为在时刻ti的低轨卫星轨道相关状态参数；x0i为在时刻ti的观测相关状态参数；HGG·、HLG·和HISL·分别为星地观测数据、星载观测数据和星间测距数据对应的无电离层载波相位观测方程；所述卫星运动学方程为： 式中，ρi、vi、分别为卫星质心在ti时刻的位置、速度、加速度状态参数；ni为在ti时刻的动力学待估状态参数；mi为在ti时刻的卫星质量；f0ti,ρi为在ti时刻的二体运动的中心引力；f1ti,ρi,vi,ni为在ti时刻作用在卫星上除中心引力以外的各钟轨道摄动力之和；将卫星运动学方程与卫星观测方程相结合，得到天地基联合观测模型信息： 式中，vSTAi、vLEOi和vISLi分别为在ti时刻的星地观测速度、星载观测速度和星间观测速度；φti,to称为整体状态转移矩阵，φGNSSti,to、φLEOti,to、φISLti,to、φ0ti,to分别为导航卫星轨道相关状态参数改正数、地面监测站相关状态参数改正数、低轨卫星轨道相关状态参数改正数、观测相关状态参数改正数的状态转移矩阵；lSTAi、lLEOi和lISLi分别为在ti时刻的常数，其可由用户直接给出，也可根据用户设定的计算规则进行计算，还可以由系统根据历史数据通过取平均等方式给出默认值；对所述天地基联合观测模型信息进行解算处理，得到初始卫星定轨信息，包括：将初始轨道参数信息、天地基联合观测模型信息、作为求解优化算法的最小二乘法和定轨参数输入到Bernese解算软件，从而求解出对应的初始卫星定轨信息；所述定轨参数包括测量模型参数、动力学模型参数和待估参数约束；所述初始卫星定轨信息包括第一卫星轨道信息、第二卫星轨道信息和第三卫星轨道信息；第一卫星轨道信息、第二卫星轨道信息和第三卫星轨道信息是两两相互垂直方向的数据；第一卫星轨道信息、第二卫星轨道信息和第三卫星轨道信息分别包括若干个依据时间顺序分布的第一卫星轨道值、第二卫星轨道值和第三卫星轨道值；判断所述初始卫星定轨信息与基准卫星轨道信息是否满足定轨条件，得到轨道判断结果，包括：所述基准卫星轨道信息包括第一基准轨道信息、第二基准轨道信息和第三基准轨道信息；第一基准轨道信息、第二基准轨道信息和第三基准轨道信息是两两相互垂直方向的数据；对所述初始卫星定轨信息与基准卫星轨道信息进行计算处理，得到第一轨道差值、第二轨道差值和第三轨道差值，包括：依次将所述初始卫星定轨信息中的所述第一卫星轨道信息、所述第二卫星轨道信息和所述第三卫星轨道信息减去基准卫星轨道信息中的所述第一基准轨道信息、所述第二基准轨道信息和所述第三基准轨道信息，得到第一轨道差信息、第二轨道差信息和第三轨道差信息；对所述第一轨道差信息、所述第二轨道差信息和所述第三轨道差信息取绝对值处理，得到第一绝对轨道差信息、第二绝对轨道差信息和第三绝对轨道差信息；依次对所述第一绝对轨道差信息、所述第二绝对轨道差信息和所述第三绝对轨道差信息求和取平均处理，得到第一轨道差值、第二轨道差值和第三轨道差值；判断所述第一轨道差值是否小于等于第一定轨阈值，得到第一定轨判断结果；当所述第一定轨判断结果为否时，确定轨道判断结果为否；当所述第一定轨判断结果为是时，判断所述第二轨道差值是否小于等于第二定轨阈值，得到第二定轨判断结果；当所述第二定轨判断结果为否时，确定所述轨道判断结果为否；当所述第二定轨判断结果为是时，判断所述第三轨道差值是否小于等于第三定轨阈值，得到第三定轨判断结果；当所述第三定轨判断结果为否时，确定所述轨道判断结果为否；当所述第三定轨判断结果为是时，确定所述轨道判断结果为是；第一定轨阈值、第二定轨阈值和第三定轨阈值依次增大；当所述轨道判断结果为否时，利用所述初始卫星定轨信息与所述基准卫星轨道信息对所述天地基联合观测模型信息进行更新，并触发执行所述对所述天地基联合观测模型信息进行解算处理，得到初始卫星定轨信息；当所述轨道判断结果为是时，确定所述初始卫星定轨信息为目标卫星定轨信息；所述目标卫星定轨信息包括第一目标卫星定轨信息、第二目标卫星定轨信息和第三目标卫星定轨信息；103对所述目标卫星定轨信息进行评估处理，得到目标卫星定轨评估信息，包括：基于第一参考轨道信息和所述目标卫星定轨信息，确定出第一卫星定轨评估信息，包括：将所述目标卫星定轨信息中的所述第一目标卫星定轨信息、所述第二目标卫星定轨信息和所述第三目标卫星定轨信息依次减去第一参考轨道信息中的第一子参考轨道信息、第二子参考轨道信息和第三子参考轨道信息，得到第一参考轨道差值信息、第二参考轨道差值信息和第三参考轨道差值信息；第一子参考轨道信息、第二子参考轨道信息和第三子参考轨道信息是两两相互垂直方向的数据；判断所述第一参考轨道差值信息中的所有第一参考轨道差值是否位于第一差值区间，得到第一区间判断结果；当所述第一区间判断结果为否时，确定第一卫星定轨评估信息为卫星定轨精度有待改善；当所述第一区间判断结果为是时，判断所述第二参考轨道差值信息中的所有第二参考轨道差值是否位于第二差值区间，得到第二区间判断结果；当所述第二区间判断结果为否时，确定所述第一卫星定轨评估信息为所述卫星定轨精度有待改善；当所述第二区间判断结果为是时，判断所述第三参考轨道差值信息中的所有第三参考轨道差值是否位于第三差值区间，得到第三区间判断结果；当所述第三区间判断结果为否时，确定所述第一卫星定轨评估信息为所述卫星定轨精度有待改善；当所述第三区间判断结果为是时，确定所述第一卫星定轨评估信息为卫星定轨精度合格；基于第二参考轨道信息和所述目标卫星定轨信息，确定出第二卫星定轨评估信息，包括：利用距离计算模型对第二参考轨道信息和所述目标卫星定轨信息进行计算处理，得到轨道距离信息；所述轨道距离信息包括若干个轨道距离值；对所述轨道距离信息进行修正处理，得到修正距离信息；所述修正距离信息包括若干个修正距离值；判断所述修正距离信息中的所有所述修正距离值是否为距离区间，得到第一距离判断结果；当所述第一距离判断结果为否时，确定第二卫星定轨评估信息为卫星定轨精度有待改善；当所述第一距离判断结果为是时，对所述修正距离信息中的所有所述修正距离值进行求和取平均处理，得到平均距离值；判断所述平均距离值是否小于距离阈值，得到第二距离判断结果；当所述第二距离判断结果为否时，确定所述第二卫星定轨评估信息为所述卫星定轨精度有待改善；当所述第二距离判断结果为是时，确定所述第二卫星定轨评估信息为卫星定轨精度合格；距离计算模型为： 式中，JLi为第i个轨道距离值；ai为第一目标卫星定轨信息中第i个第一目标卫星定轨值；ci为第二目标卫星定轨信息中第i个第二目标卫星定轨值；ei为第三目标卫星定轨信息中第i个第三目标卫星定轨值；bi为第四子参考轨道信息中第i个第四子参考轨道值；di为第五子参考轨道信息中第i个第五子参考轨道值；fi为第六子参考轨道信息中第i个第六子参考轨道值；基于所述第一卫星定轨评估信息和所述第二卫星定轨评估信息，确定出目标卫星定轨评估信息。

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