一種星載定軌優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星定軌技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種星載定軌優(yōu)化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 航天技術(shù)的發(fā)展，使得人類對太空的探索逐步的深入和細(xì)化，衛(wèi)星自主軌道確定 成為航天工作者關(guān)注的熱點。
[0003] 隨著衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，各類衛(wèi)星在科學(xué)實踐中起著越來越大作用，未來 航天任務(wù)對實時高精度、高可靠的衛(wèi)星自主定軌提出更高要求。衛(wèi)星在軌任務(wù)有時候需要 衛(wèi)星頻繁的姿態(tài)機(jī)動，姿態(tài)機(jī)動過程中可能會導(dǎo)致某一導(dǎo)航系統(tǒng)的信號接收功率不穩(wěn)，導(dǎo) 致導(dǎo)航星測量數(shù)據(jù)變差。另外，高軌環(huán)境下，觀測數(shù)據(jù)極為寶貴，應(yīng)充分利用，然而高軌弱信 號接收特性導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)測量誤差大、誤碼率高。存在粗差的觀測數(shù)據(jù)在參與定軌解算后， 既影響幾何學(xué)實時計算，又影響了定軌濾波的精度和濾波穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致定軌濾波發(fā)散， 直接影響飛行器在軌任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種星載定軌優(yōu)化方法及裝置，以提高濾波器的可 靠性和濾波算法的穩(wěn)定性。
[0005] 本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：
[0006] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種星載定軌優(yōu)化方法，包括：
[0007] 獲取導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)；
[0008] 識別并剔除所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的粗差數(shù)據(jù)；
[0009] 根據(jù)剔除粗差數(shù)據(jù)后的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行星載定軌計算。
[0010] 第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種星載定軌優(yōu)化裝置，包括：
[0011] 衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)；
[0012] 粗差數(shù)據(jù)識別與剔除單元，用于識別并剔除所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的粗差數(shù)據(jù)；
[0013] 星載定軌計算單元，用于根據(jù)剔除粗差數(shù)據(jù)后的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行星載定軌計算。
[0014] 本發(fā)明實施例提出的技術(shù)方案的有益技術(shù)效果是：
[0015] 本發(fā)明實施例通過獲取導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，識別并剔除粗差數(shù)據(jù)后，進(jìn)行 星載定軌計算，以提高濾波算法的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例描述中所 需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實施 例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0017] 圖1是本發(fā)明具體實施例一所述的星載定軌優(yōu)化方法流程圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明具體實施例二所述的星載定軌優(yōu)化方法流程圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明具體實施例二所述的幾何單點定位中的粗差剔除的方法流程圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明具體實施例二所述的定軌濾波中的粗差剔除的方法流程圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明具體實施例二所述的濾波器狀態(tài)檢驗的方法流程圖；
[0022] 圖6是本發(fā)明具體實施例三所述的星載定軌優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面 將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實施例僅僅 是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在 沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0025] 實施例一
[0026] 圖1是本實施例所述的星載定軌優(yōu)化方法流程圖，本實施例可適用于根據(jù)導(dǎo)航系 統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行星載定軌計算情況，該方法可以由星載定軌優(yōu)化裝置來執(zhí)行，如圖1 所示，本實施例所述的星載定軌優(yōu)化方法包括：
[0027] 步驟S101、獲取導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)。
[0028] 衛(wèi)星自主定軌，是指衛(wèi)星不依賴地面支持，利用星上自備的測量設(shè)備實時地測定 自身的位置、速度和姿態(tài)。該功能與衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)航天器軌道的姿態(tài) 的自主保持，有助于提高衛(wèi)星網(wǎng)的生存能力，即在地面站發(fā)生故障時仍能保持系統(tǒng)的正常 運行。
[0029] 本步驟即是利用星上自備的測量設(shè)備實時地測定自身的位置、速度和姿態(tài)等信息 的步驟。
[0030] 步驟S102、識別并剔除所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的粗差數(shù)據(jù)。
[0031] 含有粗差的測量數(shù)據(jù)，不能采用，需要制定有效的操作程序和檢核方法發(fā)現(xiàn)并將 其剔除。
[0032] 本實施例中，剔除所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的粗差數(shù)據(jù)可通過多種方式，例如，可在定軌 初始化完成以后，在幾何單點定位模塊探測偽距粗差觀測值，將有粗差的觀測數(shù)據(jù)剔除。例 如基于鐘差一致性原理的單點定位技術(shù)將所述粗差數(shù)據(jù)剔除。
[0033] 又如，剔除所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的粗差數(shù)據(jù)還可以通過在定軌濾波模塊來探測偽距 粗差觀測值。具體可包括：在基于鐘差一致性原理的單點定位技術(shù)將所述粗差數(shù)據(jù)剔除之 后，根據(jù)定軌濾波測量更新統(tǒng)計特性，判斷觀測數(shù)據(jù)測量更新的觀測值減計算值是否滿足 卡爾曼濾波誤差方差統(tǒng)計特性，若是則確定該觀測數(shù)據(jù)含有粗差，將該觀測數(shù)據(jù)剔除。
[0034] 具體地，基于鐘差一致性原理的單點定位技術(shù)將所述粗差數(shù)據(jù)剔除的操作具體包 括：
[0035] 對所述導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的偽距殘差進(jìn)行統(tǒng)計；
[0036] 根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果探測所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)偽距測量值中的粗差數(shù)據(jù)；
[0037] 從所述衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)中將所述粗差數(shù)據(jù)剔除。
[0038] 具體地，可包括定軌濾波采用類似U-D分解的卡爾曼（kalman)濾波。根據(jù)時刻的 衛(wèi)星狀態(tài)估計值（前i-ι顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)測量更新后的狀態(tài)），并對觀測方程線性化，計算觀測 矩陣以及濾波新息向量，即|0-c|。然后計算濾波誤差協(xié)方差，根據(jù)統(tǒng)計特性剔除粗差。判 斷策略如下：如果I 0-C | > 3,剔除該觀測數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行測量更新；如果I 0-CI彡3,則該觀 測數(shù)據(jù)參與濾波。
[0039] 本領(lǐng)域技術(shù)人員需要明確的是，在定軌初始化完成以后，在幾何單點定位模塊探 測偽距粗差觀測值，將有粗差的觀測數(shù)據(jù)剔除，以及在定軌濾波模塊來探測偽距粗差觀測 值兩種方式可擇一采用，也可同時采用。
[0040] 步驟S103、根據(jù)剔除粗差數(shù)據(jù)后的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行星載定軌計算。
[0041] 至此，本實施例公開的進(jìn)行星載定軌的步驟完成。
[0042] 進(jìn)一步地，為了避免有未識別的觀測粗差引入濾波解算，導(dǎo)致定軌濾波發(fā)散，提高 濾波器的可靠性，作為優(yōu)選，根據(jù)剔除粗差數(shù)據(jù)后的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行星載定軌計算的操作還 可具體包括：檢測引入濾波解算的觀測數(shù)據(jù)中是否有粗差數(shù)據(jù)，若是則不更新當(dāng)前濾波器 的狀態(tài)，且將預(yù)先備份的上一濾波周期的濾波器狀態(tài)作為當(dāng)前濾波器狀態(tài)進(jìn)行濾波后獲取 星載定軌結(jié)果，否則對當(dāng)前濾波器狀態(tài)進(jìn)行更新和備份，并根據(jù)所述當(dāng)前濾波器狀態(tài)進(jìn)行 濾波后獲取星載定軌結(jié)果。
[0043] 本發(fā)明實施例通過獲取導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，識別并剔除粗差數(shù)據(jù)后，進(jìn)行 星載定軌計算，以提高濾波算法的穩(wěn)定性。
[0044] 實施例二
[0045] 圖2是本實施例所述的星載定軌優(yōu)化方法流程圖，如圖2所示，本實施例所述的星 載定軌優(yōu)化方法包括：
[0046] 步驟S201、進(jìn)行定軌初始化。
[004