时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨.pdf

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时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨王甫红,龚学文,徐其超,张蔚鰐,在低轨卫星星载灾鞫ü旒际踔校高精度的卫星动力学模型,可以提高自主定轨精度。大气阻力是动力学模型非保守摄动力中量级最大的一项Ⅲ,与高层大气的密度变化密切相关。由于空间环境十分复杂,目前尚不能完全掌握高层大气的变化机制,因此只能利用经验大气密度模型来计算大气密度。大气模型成为了制约动力学模型精度进一步提高的主要因素。目前的大气模型主要分为两大类:一是静态大气模型;二是时变大气模型。静态模型一般表征中等太阳活动条件下地球大气的平均状态,其密度只因空间位置的变化而变化。静态模型优点是结构简单,计算效率高,因此低轨卫星自主定轨一般采用这类模型,;但缺点是精度有限。时变模型充分考虑不同太阳活动条件下大气的变化,对太阳辐射和地磁活动等空间环境因素进行经验建模,其密度随着时间、空间位置与空间环境等诸多因素的变化而变化。时变模型精度较高,但通常只应用于卫星事后精密定轨。在自主定轨中要求实时计算大气密度,表征时变模型动态时变特性的太阳辐射和地磁活动等输人参数无法实时获取,这是时变模型应用于自主定轨计算的关键性难题。本文提出对太阳辐射和地磁活动的长期预报参数进行修正,以保证参数天与天之间的时变特性。修正后的参数作为时变模型的输入,未来较长时间内所需的参数定期上传至星上,以保证大气密度星上计算在较长时间内实时、自主和连续。由于修正后的长期预报参数和实测参数之间存在—;文章编号:摘要:本文提出对太阳辐射与地磁活动长期预报参数进行修正,以确保参数的时变特性。修正后的参数作为高精度时变大气密度模型的输入,应用于低轨卫星自主定轨,保证大气阻力长时阊内的实时自主计算。以佬俏6韵蠼惺匝榉治觯峁砻鳎焊梅桨傅淖灾鞫ü炀ǘ日逵庞诖车木蔡P停磺也换对星上计算效率产生太大影响;时变大气模型应用于低轨卫星自主定轨是可行的。关键词:太阳辐射与地磁活动;长期预报参数;时变大气密度模型;大气阻力;低轨卫星自主定轨中图分类号:文献标识码:嗦耄痡..·...琖產籥正第卷第测绘科学技术学报浜捍笱Р饣嫜г海蔽浜,,;收稿日期:—,;修回日期:——。作者简介:王甫红,男,安徽舒城人,副教授,博士,现主要从事卫星导航定位和卫星定轨方法的教学和研究。:.琤瓵,;—。ぁ.
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:.。。薋譌酶,琒;璧取差异,因此本文分别利用修正后的长期预报参数与实测参数输入时变模型计算大气密度,采用自主研制的星载灾鞫ü煜低扯訡卫星在曛涞腉实时观测数据进行处理;与传统最优的静态模型冉希治评价各种时变模型对定轨精度的影响。此外,比较分析时变模型对星上计算效率的影响,从而验证时变模型应用于自主定轨的可行性。自主定轨中时变大气模型输入参数实时获取的难题高层大气密度主要受大气温度的影响丽变化,而太阳辐射、地磁活动、经纬度、季节和周日等因素影响大气温度的变化,因此各种时变大气模型都采用大气温度来表征。一般来说,时变模型首先根据动态变化的太阳辐射与地磁活动参数、季节、周日以及空间位置等来确定高层大气的顶层温度!H范藃。之后,根据大气温度剖面假设以及扩散平衡方程,计算待求点的密度其基本公式如下:式中,蚐直鸨硎敬蟮愕奈恢煤吞阳位置;谴蟮愀叨龋籉。蚄分别是波长太阳通量”和“行堑卮胖甘保分别表征太阳极紫外辐射和地磁活动;,是以当