單星導航HEO衛星初軌確定算法

李濤護 劉建勝 秦紅磊 李 銳

(北京航空航天大學 電子信息工程學院，北京 100191)

單星導航HEO衛星初軌確定算法

李濤護 劉建勝 秦紅磊 李 銳

(北京航空航天大學 電子信息工程學院，北京 100191)

HEO(Highly Elliptical Orbit)軌道衛星利用星載GPS(Global Positioning System)進行自主定軌面臨的主要難題之一就是解決在單顆導航衛星條件下的初軌確定問題.從理論上分析了利用單顆導航衛星的觀測量確定HEO衛星軌道初值的所需滿足的條件，指出了利用F.G級數法求解初值存在的問題，提出了一種基于軌道根數約束的迭代批處理算法，該算法無需復雜的數學運算，避免了F.G級數法用短弧資料定初軌時系數矩陣秩虧的影響.仿真結果表明，當先驗軌道根數誤差在允許范圍內取值時，在考慮軌道射入誤差的情況下，初值的位置偏差在104m量級，速度偏差在100m/s量級，能夠根據單顆導航衛星的短弧觀測值可靠地完成軌道初值的確定.

HEO;初軌確定;自主定軌;GPS

自主定軌技術不僅能夠提高衛星的自主能力，還能夠減輕地面監控站的任務量，降低運行成本.當前，基于星載 GPS(Global Positioning System)的自主定軌系統已在低軌道衛星上得到了廣泛應用，這在很大程度上歸功于GPS為低軌道衛星提供了連續跟蹤和多方位的觀測幾何.但對于大橢圓軌道(HEO，Highly Elliptical Orbits)衛星，由于其軌道高度往往高于GPS衛星，星載GPS接收機只能接收來自地球另一側的導航信號，導致能夠觀測的導航衛星數目較少甚至是沒有，此時將面臨觀測數據缺失的情況［1－2］.在高性能時鐘的支持下……