本發(fā)明屬于航天測(cè)量與控制領(lǐng)域，涉及一種測(cè)軌數(shù)據(jù)修正方法。

背景技術(shù)：

多年來(lái)我國(guó)的航天測(cè)控網(wǎng)普遍采用上下行統(tǒng)一s波段載波對(duì)航天器進(jìn)行跟蹤測(cè)量，其測(cè)量精度不斷提高。隨著航天測(cè)控系統(tǒng)職能任務(wù)的不斷拓展，有時(shí)需要在現(xiàn)有的某臺(tái)測(cè)控設(shè)備實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，基于一個(gè)新的站址來(lái)提供配套觀測(cè)數(shù)據(jù)。為了確保在新的站址坐標(biāo)條件下能夠提供滿足測(cè)量精度需求的配套測(cè)軌數(shù)據(jù)，需要對(duì)原始測(cè)軌數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的修正。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)修正方法的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種適應(yīng)站址變化的測(cè)軌數(shù)據(jù)修正方法，能夠依據(jù)不同站址坐標(biāo)與衛(wèi)星之間的幾何關(guān)系為一個(gè)新的虛擬站址提供配套觀測(cè)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

在地固坐標(biāo)系下，衛(wèi)星的實(shí)際精確位置與速度為原始測(cè)站站址坐標(biāo)為(x,y,z)，原始測(cè)站站址坐標(biāo)下的理論測(cè)量值為ρ、a、e分別表示測(cè)速值、測(cè)距值、方位角和俯仰角；原始測(cè)站的實(shí)際測(cè)量值為利用原始測(cè)站實(shí)際測(cè)量值轉(zhuǎn)化得到的有誤差的衛(wèi)星位置(x1,y1,z1)＝(x+δx,y+δy,z+δz)；

設(shè)新站址坐標(biāo)為(x′,y′,z′)，其中x′＝x+δx，y′＝y(tǒng)+δy，z′＝z+δz，新站址下的理論測(cè)量值為對(duì)實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行修正后的新站址測(cè)量值為其中，修正后的新站址測(cè)距值為ρ1′，

修正后的新站址測(cè)速值為

其中，ne為地球自轉(zhuǎn)平均角速度，為衛(wèi)星的速度；

利用原始測(cè)站的實(shí)際測(cè)量值ρ1、a1、e1和原始測(cè)站站址坐標(biāo)(x,y,z)計(jì)算衛(wèi)星的位置(x1,y1,z1)，再求出相對(duì)于新的站址坐標(biāo)(x′,y′,z′)此衛(wèi)星位置對(duì)應(yīng)的方位角、俯仰角a1′和e1′，即可完成對(duì)方位角、俯仰角的修正。

本發(fā)明的有益效果是：針對(duì)新的站址，通過(guò)測(cè)軌數(shù)據(jù)修正，使得修正后的數(shù)據(jù)作為新站址坐標(biāo)下的測(cè)軌數(shù)據(jù)，其總誤差與原始測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量誤差相當(dāng)，從而實(shí)現(xiàn)在新的站址坐標(biāo)條件下提供滿足測(cè)量精度需求的配套測(cè)軌數(shù)據(jù)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。

本發(fā)明的具體過(guò)程如下：

1)定義若干參數(shù)，供后續(xù)使用

在地固坐標(biāo)系下，衛(wèi)星的實(shí)際精確位置與速度為原始的測(cè)站站址坐標(biāo)為(x,y,z)，在該站址坐標(biāo)下的理論測(cè)量值為其中字母在本文中分別代表測(cè)速、測(cè)距、方位角和俯仰角，由于測(cè)量誤差，測(cè)站的實(shí)際測(cè)量值為根據(jù)設(shè)備的測(cè)量精度，假定實(shí)際測(cè)量值與理論測(cè)量值之間滿足以下關(guān)系:|ρ-ρ1|＜30m，|a-a1|＜100″，|e-e1|＜100″。

利用測(cè)站實(shí)際測(cè)量值轉(zhuǎn)化得到的有誤差的衛(wèi)星位置為：(x1,y1,z1)＝(x+δx,y+δy,z+δz)，根據(jù)上述假定測(cè)量值精度，近似有δx＜1km，δy＜1km，δz＜1km。

設(shè)新站址坐標(biāo)為(x′,y′,z′)，其中x′＝x+δx，y′＝y(tǒng)+δy，z′＝z+δz，新站址下的理論測(cè)量值為對(duì)實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行修正后的新站址測(cè)量值為

2)測(cè)距修正

修正前，測(cè)站的實(shí)際測(cè)距值為ρ1，表達(dá)式可以寫為：

在新的站址坐標(biāo)條件下，測(cè)距修正方法如公式(2)所示，修正后的測(cè)距值可以表示為：

同理，可以將新站址下的理論測(cè)距值表示為：

此時(shí)，修正后測(cè)距數(shù)據(jù)的誤差可以用ρ′1-ρ′計(jì)算得到，即：

(4)式描述了修正后的測(cè)距總誤差，其中的第一項(xiàng)由設(shè)備的測(cè)量精度確定，與修正方法無(wú)關(guān)，隨后的第二項(xiàng)和第三項(xiàng)均是修正方法引入的誤差。若站址變化數(shù)百米量級(jí)，

衛(wèi)星位置誤差小于1km，即使衛(wèi)星斜距取ρ＝1000km，(4)式第二項(xiàng)帶來(lái)的誤差小于0.1m，第三項(xiàng)帶來(lái)的誤差小于0.9m。

因此，在上述測(cè)量精度條件下，利用該修正方法，可以保證修正后的測(cè)距數(shù)據(jù)在測(cè)量誤差的基礎(chǔ)上僅僅增加了1m以內(nèi)的修正誤差，可以滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

3)測(cè)速修正

測(cè)速數(shù)據(jù)的理論值表達(dá)式為：

此處略去推到過(guò)程，直接給出修正后的測(cè)速表示式如下：

(6)式中，ne為地球自轉(zhuǎn)平均角速度，為衛(wèi)星的速度，由預(yù)報(bào)文件提供。不妨約定預(yù)報(bào)速度誤差小于10m/s，則在上述測(cè)量精度條件下，(6)式帶來(lái)的測(cè)速數(shù)據(jù)修正誤差在1cm/s以內(nèi)，并與設(shè)備實(shí)際的測(cè)速精度無(wú)關(guān)。

4)測(cè)角數(shù)據(jù)修正

測(cè)角數(shù)據(jù)修正時(shí)，可直接利用實(shí)際測(cè)量值ρ1，a1，e1和實(shí)際測(cè)站坐標(biāo)(x,y,z)計(jì)算衛(wèi)星的位置(x1,y1,z1)，再求出相對(duì)于新的站址坐標(biāo)(x′,y′,z′)此衛(wèi)星位置對(duì)應(yīng)的方位俯仰角a1′和e1′，即可完成對(duì)方位俯仰角的修正。另外需要指出的是，對(duì)斜距ρ的修正也可采取此方法進(jìn)行。

下面以具體實(shí)例說(shuō)明。某測(cè)站站址為(x,y,z)，對(duì)其附加百米量級(jí)的站址誤差(δx,δy,δz)，從而形成一個(gè)新的站址坐標(biāo)(x′,y′,z′)＝(x+δx,y+δy,z+δz)。

利用該測(cè)站對(duì)某顆平均高度為900km的近圓軌道衛(wèi)星某圈次進(jìn)行跟蹤測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)弧段覆蓋從仰角3°進(jìn)站，到最高仰角74°，再到仰角3°出站。按照本文提出的修正方法對(duì)此段數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以得到在新的站址坐標(biāo)下的配套測(cè)量數(shù)據(jù)。修正后的數(shù)據(jù)精度由以下兩組試算結(jié)果給出。

第一組

誤差源：ρ1-ρ＝30m，a1-a＝100″，e1-e＝100″，

表1第一組試算誤差統(tǒng)計(jì)

第二組

誤差源：ρ1-ρ＝-30m，a1-a＝-100″，e1-e＝100″，

表2第二組試算誤差統(tǒng)計(jì)

由表1、表2可見(jiàn)，在測(cè)量數(shù)據(jù)誤差滿足斜距系統(tǒng)差加隨機(jī)差δρ＜30m，方位俯仰角系統(tǒng)差加隨機(jī)差δa＜100″，δe＜100″，且衛(wèi)星速度三分量的預(yù)報(bào)精度在10m/s以內(nèi)的條件下，本修正方法帶來(lái)的修正誤差可以達(dá)到δρ＜1m，δa＜1″，δe＜1″，修正后的數(shù)據(jù)完全滿足測(cè)軌數(shù)據(jù)精度要求。