卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法及装置与流程

    技术2026-05-09  11


    本发明涉及卫星测轨或其他相关,具体而言,涉及一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法及装置。


    背景技术:

    1、当前,对于月球及火星探测,已建立了地球、月球、火星和太阳的轨道动力学模型,通常利用动力学模型积分计算卫星的轨道时,通常只选取一个天体中心进行轨道积分,没有考虑卫星相对天体的距离,由于卫星在轨运动相对天体的距离会发生变化,有时候距离天体1近,有时候距离天体2近,不同天体中心对应的动力学模型有所差异,如果仅使用一个天体中心进行动力学轨道积分误差较大,进一步计算轨道积分时,现有技术中多采用人工判断,通过轨道拟合精度的优劣切换天体中心的动力学模型和参数。

    2、针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。


    技术实现思路

    1、本发明实施例提供了一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法及装置,以至少解决相关技术中采用单一天体中心进行轨道积分时,不同天体中心对应的动力学模型存在差异,误差较大的技术问题。

    2、根据本发明实施例的一个方面,提供了一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法,包括:获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度,并获取所述卫星与临近两个天体之间的距离值;基于距离值判断所述卫星是否进入任一临近天体的影响球范围,其中,所述影响球范围是指所述天体的中心引力影响范围;在确定所述卫星进入目标临近天体的影响球范围的情况下,切换至所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型,由所述天体中心轨道动力学模型进行轨道积分。

    3、可选地,在获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度之前,还包括:基于太阳天体、地球天体、月球天体以及其他行星天体的天体参数,结合太阳中心坐标位置,构建深空探测轨道动力学模型,其中,所述其他行星天体包括太阳系中除所述太阳天体、地球天体以及月球天体之外的其他天体,所述深空探测轨道动力学模型包括与每个天体对应的所述天体中心轨道动力学模型。

    4、可选地,还包括:将所述目标临近天体的质点产生的引力加速度、所述目标临近天体的天体非球形部分产生的引力加速度、非目标临近天体的质点产生的第三体引力加速度、所述目标临近天体的大气气动力产生的加速度、太阳辐射压产生的加速度、相对论效应产生的后牛顿加速度、姿态控制系统调整过程引起的加速度、所述目标临近天体的潮汐引起的加速度,输入至加速度公式,计算得到所述卫星受力加速度。

    5、可选地,获取所述卫星与临近两个天体之间的距离值的步骤,包括:获取第一临近天体对所述卫星的中心引力加速度以及第二临近天体对所述卫星的摄动引力加速度;计算所述中心引力加速度与所述摄动引力加速度的速度比值;基于所述速度比值以及两个临近天体的引力常数确定每个所述临近天体对所述卫星的作用距离。

    6、可选地,基于距离值判断所述卫星是否进入任一临近天体的影响球范围的步骤,包括:计算所述卫星与月球天体之间的第一距离;基于所述第一距离,判断是否所述卫星是否进入所述月球天体的影响球范围;在所述卫星进入所述月球天体的影响球范围的情况下,从深空探测轨道动力学模型中选取与月球天体对应的月球中心轨道动力学模型;在所述卫星未进入所述月球天体的影响球范围的情况下,计算非地球天体与非太阳天体之外的其他天体与所述卫星的第二距离;基于所述第二距离,确定从深空探测轨道动力学模型中选取与所述其他天体对应的月球中心轨道动力学模型。

    7、可选地,在切换至所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型之后,还包括:基于所述卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度,基于卫星受力加速度以及由所述天体中心轨道动力学模型进行轨道积分后的积分结果,得到所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度,其中,所述目标时刻晚于所述当前时刻。

    8、可选地,在得到所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度之后,还包括:判断所述目标时刻的轨道位置和轨道速度是否达到数据指标要求;在所述目标时刻的轨道位置和轨道速度未达到数据指标要求的情况下,调整所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型的模型参数,由调整后的所述天体中心轨道动力学模型重新进行轨道积分;在所述目标时刻的轨道位置和轨道速度达到数据指标要求的情况下,将所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度显示在轨道运动显示屏上。

    9、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定装置,包括:卫星参数获取单元,用于获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度,并获取所述卫星与临近两个天体之间的距离值;天体影响判断单元,用于基于距离值判断所述卫星是否进入任一临近天体的影响球范围,其中,所述影响球范围是指所述天体的中心引力影响范围;动力学模型切换单元,用于在确定所述卫星进入目标临近天体的影响球范围的情况下,切换至所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型,由所述天体中心轨道动力学模型进行轨道积分。

    10、可选地,卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定装置还包括:模型构建单元,用于在获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度之前,基于太阳天体、地球天体、月球天体以及其他行星天体的天体参数,结合太阳中心坐标位置,构建深空探测轨道动力学模型,其中,所述其他行星天体包括太阳系中除所述太阳天体、地球天体以及月球天体之外的其他天体,所述深空探测轨道动力学模型包括与每个天体对应的所述天体中心轨道动力学模型。

    11、可选地,卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定装置还包括:卫星受力加速度计算单元,用于将所述目标临近天体的质点产生的引力加速度、所述目标临近天体的天体非球形部分产生的引力加速度、非目标临近天体的质点产生的第三体引力加速度、所述目标临近天体的大气气动力产生的加速度、太阳辐射压产生的加速度、相对论效应产生的后牛顿加速度、姿态控制系统调整过程引起的加速度、所述目标临近天体的潮汐引起的加速度,输入至加速度公式,计算得到所述卫星受力加速度。

    12、可选地,所述卫星参数获取单元包括:获取模块,用于获取第一临近天体对所述卫星的中心引力加速度以及第二临近天体对所述卫星的摄动引力加速度;速度比值计算模块,用于计算所述中心引力加速度与所述摄动引力加速度的速度比值;第一距离计算模块,用于基于所述速度比值以及两个临近天体的引力常数确定每个所述临近天体对所述卫星的作用距离。

    13、可选地,所述天体影响判断单元包括:第二距离计算模块,用于计算所述卫星与月球天体之间的第一距离;影响球判断模块,用于基于所述第一距离,判断是否所述卫星是否进入所述月球天体的影响球范围;第一模型选取模块,用于在所述卫星进入所述月球天体的影响球范围的情况下,第三距离计算模块,用于从深空探测轨道动力学模型中选取与月球天体对应的月球中心轨道动力学模型;在所述卫星未进入所述月球天体的影响球范围的情况下,计算非地球天体与非太阳天体之外的其他天体与所述卫星的第二距离;第二模型选取模块,用于基于所述第二距离,确定从深空探测轨道动力学模型中选取与所述其他天体对应的月球中心轨道动力学模型。

    14、可选地,卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定装置还包括:轨道积分单元,用于在切换至所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型之后,基于所述卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度,基于卫星受力加速度以及由所述天体中心轨道动力学模型进行轨道积分后的积分结果,得到所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度,其中,所述目标时刻晚于所述当前时刻。

    15、可选地,卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定装置还包括:指标判断单元,用于在得到所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度之后,判断所述目标时刻的轨道位置和轨道速度是否达到数据指标要求;模型参数调整单元,用于在所述目标时刻的轨道位置和轨道速度未达到数据指标要求的情况下,调整所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型的模型参数,由调整后的所述天体中心轨道动力学模型重新进行轨道积分;轨道显示单元,用于在所述目标时刻的轨道位置和轨道速度达到数据指标要求的情况下,将所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度显示在轨道运动显示屏上。

    16、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法。

    17、根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种电子设备,包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现上述任意一项所述的卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法。

    18、本发明中,可以实现获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度,并获取卫星与临近两个天体之间的距离值;基于距离值判断卫星是否进入任一临近天体的影响球范围,其中,影响球范围是指天体的中心引力影响范围;在确定卫星进入目标临近天体的影响球范围的情况下,切换至目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型,由天体中心轨道动力学模型进行轨道积分。

    19、本发明中,可以根据天体影响球理论,计算天体的中心引力影响范围,分别将卫星的距离与天体影响球进行比较,如果进入影响球范围则自动切换至该天体的动力学模型,采用与天体适应的动力学模型进行轨道积分,可以快速得到高精度的卫星位置速度,提升计算的效率,解决相关技术中采用单一天体中心进行轨道积分时,不同天体中心对应的动力学模型存在差异,误差较大的技术问题。


    技术特征:

    1.一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,在获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度之前,还包括:

    3.根据权利要求1所述的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,还包括:

    4.根据权利要求1所述的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,获取所述卫星与临近两个天体之间的距离值的步骤,包括:

    5.根据权利要求1所述的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,基于距离值判断所述卫星是否进入任一临近天体的影响球范围的步骤,包括:

    6.根据权利要求1所述的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,在切换至所述目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型之后,还包括:

    7.根据权利要求6所述的天体中心轨道动力学模型确定方法,其特征在于,在得到所述卫星在目标时刻的轨道位置和轨道速度之后,还包括:

    8.一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定装置,其特征在于,包括:

    9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法。

    10.一种电子设备,其特征在于,包括一个或多个处理器和存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,其中,当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至7中任意一项所述的卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法。


    技术总结
    本发明公开了一种卫星轨道积分的天体中心轨道动力学模型确定方法及装置,涉及航天技术领域、深空探测技术领域或其他相关技术领域,其中,该方法包括:获取卫星在当前时刻的轨道位置和轨道速度,并获取卫星与临近两个天体之间的距离值;基于距离值判断卫星是否进入任一临近天体的影响球范围,其中,影响球范围是指天体的中心引力影响范围;在确定卫星进入目标临近天体的影响球范围的情况下,切换至目标临近天体对应的天体中心轨道动力学模型,由天体中心轨道动力学模型进行轨道积分。本发明解决了相关技术中采用单一天体中心进行轨道积分时,不同天体中心对应的动力学模型存在差异,误差较大的技术问题。

    技术研发人员:张宇,罗斌,段建锋,孔静,韩意,刘勇,邓辽,王浩宇,叶凯
    受保护的技术使用者:北京航天飞行控制中心
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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