地影模型对导航卫星轨道数值积分的影响及改进

以RKF7(8)和Adams12阶PECE方法为例,分析了单步法积分器和多步法积分器在圆柱体、双锥形地影模型下,地影边界对导航卫星轨道积分的影响,并提出了相应的改进方法。改进方法原理简单,在3d积分弧段内最大误差优于cm级。

卫星地影模型及计算方法研究综述

精确的地影预报计算对在轨航天器电源管理、温度控制及姿态调整具有重要意义,通过描述两类航天工程领域常用地影模型及其对应的判定标准,对比分析了各模型的优点、不足和适用场景;重点阐述了关于地影计算方法的分类和发展,并对该问题进行归纳总结;最后针对卫星在地影期应对策略进行梳理和展望,提出未来发展方向和建议,为后续地影预报计算提供借鉴和参考。

GNSS卫星地影的一体化建模方法和星蚀参数计算

基于日地关系建立地影模型,利用数值法可以高精度计算单个卫星的地影参数,但是难以快速而全面地分析某一类卫星的地影参数变化和分布规律。本文从日、地和卫星三者的几何关系出发,提出了一种基于空间视场的卫星地影直接建模方法。首先,分别利用轨道半长轴和太阳的周年视运动确定卫星地影的大小和位置变化;其次,基于球面几何分析法推导了卫星地影参数的计算公式以及扁率摄动等对长期预报的影响改正公式。对北斗混合星座中3类卫星的地影参数分析试验表明,卫星地影模型和地影参数解析法能够快速获得中高轨近圆轨道类型的星蚀规律信息。

基于影锥特征角的近圆轨道卫星进出地影时间的快速判定法

为准确、快速地对航天工程中卫星进出地影时间进行预报,提出一种新的锥形地影判定条件和快速计算方法。以锥形影锥半锥角为特征角,影锥顶点到卫星和地心矢量的夹角为判定角,比较2个角的大小以确定卫星的地影状态。发现太阳地心矢量与卫星地心矢量的夹角不大于90°时,卫星位置不可能处于地影区的几何约束关系,能够预先确定卫星在近圆轨道上周期运动时地影预报时间窗口,仅对窗口内的轨道数据进行地影计算。仿真结果表明:基于影锥特征角的快速算法地影条件有效,判定计算量减少,预报精度略优于天体视半径判定法和影锥基本面投影半径判定法,计算效率比其他2个算法分别提高25.305%和52.172%。

北斗导航卫星地影状态分析

为满足我国卫星导航系统状态切换中地影时间确定以及卫星轨道确定中太阳辐射压建模等需求,针对GEO、IGSO、MEO三类导航卫星,采用柱形与锥形地影模型进行了地影因子及本影区持续时间差异分析。在此基础上以地影期持续天数,本影区持续时间为分析对象,对卫星轨道根数与地影状态之间的关系进行了较全面分析。指出柱形地影模型对GEO卫星的计算误差相对较大;对于GEO卫星,当太阳赤纬绝对值小于8.424 0°时,将经历一年两次的地影期;在卫星6个开普勒轨道根数中,地影天数随轨道高度增大而降低;与偏心率及近地点幅角相比,升交点赤经、轨道倾角是地影状态的主要影响因素。